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単純な高調波運動で移動する粒子の加速は、平均位置からの変位に反比例していますか?

はい、単純な高調波運動(SHM)で移動する粒子の加速は逆比例して 平均位置からの変位に。その理由は次のとおりです。

shmの方程式:

SHMの粒子の運動方程式は、次のように与えられます。

* x(t)=a * sin(ωt +φ)

どこ:

* x(t)は、時間tの平均位置からの変位です

* aは振幅(最大変位)です

*ωは角周波数です

*φは位相定数です

shmの加速:

加速度を見つけるために、時間に関して変位方程式を2回区別します。

1。速度: v(t)=dx/dt =aω * cos(ωt +φ)

2。加速: a(t)=dv/dt =-aω² * sin(ωt +φ)

加速度と変位の関係:

加速度方程式は、変位方程式と同じ正弦関数を持っていることに注意してください。 これはつまり:

* a(t)=-ω² * x(t)

キーポイント: 否定的な兆候は、加速が常にに向けられていることを示しています 変位に。これが、動きを「高調波」にするものです。回復力は、常に粒子を平衡位置に引き戻します。

逆比例率:

式A(t)=-ω² * x(t)は、加速が変位に比例していることを示しています。ただし、ネガティブがあるためです サイン、それは逆の関係を意味します。 これはつまり:

*変位が増加すると、加速度の大きさが増加しますが、反対方向に増加します。

*変位が減少すると、加速度の大きさが減少します。

要約すると、SHMの粒子の加速は、平均位置からの変位に反比例します。 この関係は、単純な高調波運動の振動性を理解するための基本です。

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