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。