シンプル ハーモニック モーション (SHM) は、興味深いタイプの運動またはモーションです。振動運動やオブジェクトの動きによく使用されます。 SHMは春によく見られます。ばねには固有の「ばね定数または力定数」があり、それによって剛性が決まります。フックの法則はよく知られている法則で、SHM を説明し、ばね定数または力定数を使用して加えられた力の公式を示します。
力定数
物理学では、力定数はばね定数に使用される別の用語です。力定数はフックの法則で定義されています。より正確には、比例定数です。力定数 k はシステムの剛性 (または剛性) に関連しており、力定数が大きいほど復元される力が大きくなり、システムが剛性になります。 1 メートルあたりのニュートン (N/m) は、k の単位です。たとえば、ひもを伸ばすと、k はヤングの弾性率に直接関係します。
フックの法則
フックの法則は、物理学の重要な原則の 1 つです。この概念は、英国の物理学者ロバート・フックによって提唱されました。彼は 17 世紀に、力学の分野におけるより優れた技術革新と発明のためにこの原理を開発しました。この原理は、基本的にばねの力とその弾性に作用します。フックの法則は、多くの電子機器の発明に効果的に使用された力学の知識を示しています。この法律は、現在でも技術装置の製造に使用できるほど効率的であるため、依然として関連性があります。
フックの法則によると、ばねを圧縮または拡張するために必要な力は、伸びた長さに比例します。ばねが引っ張られると、ニュートンの運動の第 3 法則により、ばねは復元力を持って戻ると述べられています。この復元力は、ばね力をばね力定数に関連付けるフックの法則に従います。
したがって、フックの法則から、ばね力は次のように与えられます
ばね力=ばね定数×変位
F=-K×X
マイナス記号は、反力の方向が反対方向であることを示します。
F =ばね力
K =ばね定数または力定数 (Nm-¹)
X =平衡位置からのスプリングの変位
力定数の計算式
フックの法則から、
F=-K×X
したがって、力定数は次のように与えられます
K=-FX
力定数の寸法式
私たちが知っているように、
K=-F/X
F=[MLT-2]の寸法式
X =[L] の寸法式
したがって、力定数の寸法式は K=MLT-²L
です。K=[MT-²]
振動運動
振動運動は、一般に、特定の動作または動き (モーション) の繰り返しとして定義されます。始点から終点まで一定時間内に繰り返し移動する場合、物体には振動運動があります。振動は、機械システムと動的システムで観察できます。いったん振動運動を開始すると、外力によって中断されない限り、停止することなく、この「振動運動」を無限に継続することが、物体の望ましい状態です。しかし、影響要因として摩擦があり、摩擦のためにオブジェクトは最終的にその動きを遅くして停止するため、これは実行できません。
オブジェクトがポイントを繰り返し移動する場合、オブジェクトの動きは振動運動です。完全な真空では、振動運動の摩擦で物体を止める空気がないため、理想的な状態を実現できます
平均位置の周りを直線に沿って前後に移動する物体の運動は、単純調和運動と呼ばれます。振り子は単純な調和運動を実行します。弦とボブが動く中心位置を中心に前後に振動します。振り子のこれらの運動は振動運動と呼ばれ、単純な調和運動を示します。
単純調和運動は、任意の点での粒子の加速度が平均位置からの変位に比例する振動運動として定義できます。単純な調和運動は、振動運動の特殊なケースです。
等間隔で繰り返される動きは、周期的な動きと見なされます。周期的な動きの例としては、音叉や振り子の動きがあります。振り子の動きや動きを分析すると、振り子は一定時間後に平均位置を通過するだけであると結論付けられます。振り子の運動を振動運動として分類することもできます。振動運動は、体が特定の位置で前後に動く運動または動きです。したがって、振動運動は周期的である可能性がありますが、必須ではありません。
物理学では、力定数はばね定数に使用される別の用語です。力定数はフックの法則で定義されています。
フックの法則によれば、ばねを圧縮または拡張するために必要な力は、伸びた長さに比例します。
フックの法則から、ばね力は次のように与えられます
ばね力=ばね定数×変位
F=-K×X
力の定数は次のように与えられます
K=-F/X
振動運動は一般に、特定の動作または動き (運動) の繰り返しとして定義されます。
平均位置を中心に直線に沿って前後に移動する物体の運動は、単純調和運動と呼ばれます。
等間隔で繰り返される動きは、周期的な動きと見なされます。単純調和運動 (SHM)
周期運動
結論
