Võnkumine ja perioodiline liikumine füüsikas

Võnkumine tähendab millegi korduvat edasi-tagasi liikumist kahe positsiooni või oleku vahel. Võnkumine võib olla perioodiline liikumine, mis kordub korrapärases tsüklis, näiteks a siinuslaine—Laine pideva liikumisega nagu pendli külgsuunas liikumisel või raskusega vedru üles ja alla liikumisel. Võnkeliikumine toimub tasakaalupunkti või keskmise väärtuse ümber. Seda tuntakse ka perioodilise liikumisena.

Üksik võnkumine on teatud aja jooksul täielik liikumine, kas üles ja alla või küljelt küljele.

Ostsillaator on seade, mis avaldab liikumist tasakaalupunkti ümber. Pendelkellas toimub muutus potentsiaalsest energiast energiaks kineetiline energia iga kiiguga. Kiige tipus on potentsiaalne energia maksimaalne ja see energia muundatakse kineetiliseks energiaks selle langedes ja teiselt poolt ülespoole. Nüüd jälle tipus on kineetiline energia langenud nullini ja potentsiaalne energia on taas kõrge, andes tagasitulekut. Kiige sagedust tõlgitakse aja märkimiseks käikude kaudu. Kui kella ei korrigeeri vedru, kaotab pendel aja jooksul hõõrdumiseks energiat. Kaasaegsed ajanäitajad kasutavad kvartside ja elektrooniliste ostsillaatorite vibratsiooni, mitte pendlite liikumist.

Võnkeliikumine mehaanilises süsteemis liigub küljelt küljele. Seda saab tõlkida pöörlemisliigutuseks (ringis ringi keeramiseks) noole-pilu abil. Pöördliikumist saab muuta võnkuvaks liikumiseks samal meetodil.

Võnkesüsteem on objekt, mis liigub edasi-tagasi, naastes mõne aja möödudes korduvalt oma algsesse olekusse. Tasakaalupunktis ei toimi objektile võrgjõud. See on pendli pöördepunkt, kui see on vertikaalasendis. Püsiv jõud või taastav jõud mõjub objektile võnkuva liikumise tekitamiseks.

• Amplituud on maksimaalne nihe tasakaalupunktist. Kui pendel pöördub enne tagasiteekonna algust tasakaalupunktist sentimeetri kaugusel, on võnke amplituud üks sentimeeter.
• Periood on aeg, mis kulub objekti täielikuks ümbermaailmareisiks, naastes algasendisse. Kui pendel algab paremalt ja vasakule liikumiseks kulub üks sekund ja paremale naasmiseks veel üks sekund, on selle ajavahemik kaks sekundit. Perioodi mõõdetakse tavaliselt sekundites.
• Sagedus on tsüklite arv ajaühikus. Sagedus võrdub üks jagatuna perioodiga. Sagedust mõõdetakse hertsides või tsüklit sekundis.

Lihtsa harmoonilise võnkesüsteemi liikumine - kui taastamisjõud on otseselt võrdeline nihe ja toimib nihkega vastupidises suunas - seda saab kirjeldada siinuse ja koosinuse abil funktsioonid. Näitena võib tuua vedru külge kinnitatud raskuse. Kui kaal on puhkeasendis, on see tasakaalus. Kui raskust alla tõmmatakse, on massi taastav jõud (potentsiaalne energia) võrgus. Kui see vabastatakse, saab see hoogu (kineetilist energiat) ja liigub tasakaalupunktist kaugemale, kogudes potentsiaalset energiat (taastavat jõudu), mis juhib seda taas võnkumisel.

• Fitzpatrick, Richard. "Ostsillatsioonid ja lained: sissejuhatus", 2. toim. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Ostsillatsioonid, lained ja akustika." New Delhi, India: I.K. Rahvusvaheline kirjastus, 2010.