15.6: Простое гармоническое движение и равномерное круговое движение

В то время как простое гармоническое движение и равномерное круговое движение могут быть двумя отдельными понятиями, они коррелируют и взаимосвязаны друг с другом. Простое гармоническое движение — это колебательное движение в системе, где результирующая сила может быть описана законом Гука, в то время как равномерное круговое движение — это движение объекта по круговой траектории с постоянной скоростью.

Существует простой способ создания простого гармонического движения с помощью равномерного кругового движения. Например, рассмотрим шар, прикрепленный к равномерно вращающемуся вертикальному поворотному столу, тень которого проецируется на пол. Здесь положение тени, также известное как проекция, выполняет простое гармоническое движение. Закон Гука обычно описывает равномерные круговые движения (⍵ постоянные), а не системы с большими видимыми смещениями. Таким образом, наблюдать проекцию равномерного кругового движения часто проще, чем наблюдать точный крупномасштабный простой гармонический осциллятор.

Другой пример — проигрыватель пластинок, претерпевающий равномерное круговое движение. Рассмотрим стержень для дюбеля, прикрепленный в одной точке на внешнем краю поворотного стола, и ручку, прикрепленную к другому концу дюбеля. Когда проигрыватель пластинок поворачивается, перо движется. Если мы подложим под ручку длинный лист бумаги, его движение будет зафиксировано как волна. Из этого можно понять, что простое гармоническое движение является проекцией равномерного кругового движения вдоль диаметра круга, в котором происходит круговое движение.

Этот текст адаптирован из Openstax, College Physics, раздел 16.6: Равномерное круговое движение и простое гармоническое движение и Openstax, Университетская физика, том 1, раздел 15.3: Сравнение простого гармонического движения и кругового движения.