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バウンスボールは単純な高調波運動の例ですか?

いいえ、バウンスボールは ではありません 単純な高調波運動(SHM)の完璧な例。その理由は次のとおりです。

* SHMには、変位に比例する回復力が必要です: SHMでは、オブジェクトを平衡に戻す力は、その平衡位置からのオブジェクトの変位に直接比例します。 跳ね返るボールはこれを完全に満たしません。ボールに作用する力は主に重力であり、これは一定であり、ボールの高さに比例しません。

* 各バウンス中のエネルギー損失: バウンスボールは、空気抵抗や地面との非弾性衝突などの要因により、各バウンスでエネルギーを失います。このエネルギー損失は、バウンスの振幅が徐々に減少することを意味しますが、これは真のSHMの特徴ではありません。

* 正弦波の動きではありません: ボールの動きはやや周期的に見えるかもしれませんが、SHMのように完全に正弦波ではありません。上向きの動きは下向きの動きよりも速く、ボールの軌跡の形状は完全な正弦波ではありません。

ただし、特定の条件下で跳ね返るボールを *近似 *にすることができます:

* 小さな振動: バウンスがボールの総高さに比べて小さい場合、重力は線形回復力として近似できます。

* 無視できるエネルギー損失: エネルギー損失が最小限である場合、バウンスの振幅は比較的一定のままであり、動きは正弦波に近づきます。

結論: バウンスボールはSHMといくつかの類似点を共有していますが、バウンス中の力とエネルギー損失の非線形性の性質のため、それは完全な例ではありません。ただし、特定の条件下でSHMの有用な近似 *と見なすことができます。

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