什么是谐波运动？(harmonic motion?)

谐波运动是一个振荡或重复的系统的概念，如钟摆、弹簧或行星绕太阳的轨道。只要内能保持不变，处于谐波运动的系统就会保存能量和动量。在一个实际的系统中，即非理想的系统，由于与分子的碰撞，能量损失会因摩擦而发生，甚至是无穷无尽的。一个系统要经历振荡运动，必须存在两个主要品质：弹性和惯性；由于牛顿第一定律，所有物体都有惯性。因此，必须存在一个弹性的来源，如弹簧。...

Harmonic motion can be applied to vibrations of guitar strings.

Harmonic motion is seen in the turning of an engine's flywheel.

一个简单的谐波系统包括一个或多个固定在弹簧或其他弹性源上的振荡物体，如连接在弹簧上的重量。物体的运动以正弦波模式改变速度。为物体提供动量的弹性力随着与运动中心的距离增加；物体离得越远，弹性力越大。当物体走到运动终点时，这个力使它以越来越快的速度向后移动到振荡路径的另一端，循环往复。简单的谐波运动被用来说明这个概念，但没有考虑到摩擦。

相比之下，减弱的运动包括摩擦力或其他外力，这些外力将减缓系统的速度，最终使其达到平衡，或没有运动。系统中的摩擦力越大，振荡物体达到平衡的速度就越快。过度阻尼只允许在平衡前有几个周期的振荡；临界阻尼创造了快速恢复平衡，如汽车中的减震器；阻尼不足导致振荡随时间而减少。粘性较大的介质，如水，会产生更多的摩擦。

谐波运动在日常生活中有着许多应用。任何类型的振荡系统--无论是时钟的钟摆、汽车悬挂系统的弹簧还是发动机飞轮的转动--都会经历一种形式的阻尼振荡。例如，知道导致阻尼的摩擦力就可以计算出在谐波系统中保持恒定振荡率所需的驱动力。也有音乐方面的应用；例如，知道吉他弦的长度，就可以提供一种方法来计算给定驱动力时的振荡率，从而计算出演奏的音符的频率。

发表于 2022-02-10 17:09
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分类：科学

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