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SHMと均一な円運動の関係は何ですか?

単純な高調波運動(SHM)と均一な円運動(UCM)は密接に関連しており、SHMは投影です 円形経路の直径にUCMの。これが故障です:

均一な円運動(UCM):

*一定の速度で円で移動するオブジェクト。

*オブジェクトの速度は、その速度が一定であるにもかかわらず、常に方向を変えています。

*この速度の変化は、中心極加速度と呼ばれる円の中心に向かって加速をもたらします。

単純な高調波運動(SHM):

*回復力が平衡からの変位に直接比例し、反対方向に作用する周期的な動き。

*例には、スプリングの質量、または小さな振幅で揺れる振り子が含まれます。

*正弦波変位、速度、および加速によって特徴付けられます。

接続:

均一な速度で円で移動するオブジェクトを想像してください。ここで、このオブジェクトの動きが円の直径に投影されることを考えます。この投影は、直径に沿って前後に振動し、次の特性を示します。

* 変位: 円の中心からの投影の距離は、時間とともに正弦波によって異なります。

* 速度: 投影速度も正弦波であり、平衡点(中心)で最大であり、動きの極端でゼロです。

* 加速: 投影の加速も正弦波であり、変位に直接比例しますが、常に平衡点に向けられています。

キーポイント:

* shmは、ucmの直径への投影です。

* shmの期間はucmの期間と同じです。

* shmの振幅は、ucmの円の半径に等しくなります。

* shmの周波数はucmの頻度に等しくなります。

視覚化:

回転する自転車の車輪を考えてください。ホイールのリム上のポイントはUCMを受けます。このポイントを地面に投影すると、SHMで前後に移動することがわかります。

要約すると、SHMはUCMの特別なケースであり、モーションが単一の次元に投影されます。この関係により、SHMを基本的なタイプの振動運動として理解し、円運動の原理を使用して分析することができます。

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