A harmonikus rezgőmozgás és a körmozgás kapcsolata

Figyeld meg a képet! [br]Milyen mozgást végez az óriáskerék egy kabinja különböző irányokból nézve? [br]A szimuláció segítségével megvizsgálhatod a két mozgás kapcsolatát. 
1. feladat
Nézd meg figyelmesen a két mozgást! Milyen hasonlóság figyelhető meg köztük?  
2. feladat
Figyeld meg a két test helyzetét! [br]Próbálj meg összefüggést keresni a két test függőleges kitérése között!  
3. feladat
Hasonlítsd össze a két testre ható erőket![br]Figyeld meg, hogyan változik a körmozgást végző testre ható erő függőleges komponense!
4. feladat
Hasonlítsd össze a két test gyorsulását![br]Figyeld meg, hogyan változik a körmozgást végző test gyorsulásának függőleges komponense!
5. feladat
Hasonlítsd össze a két test sebességét![br]Figyeld meg, hogyan változik a körmozgást végző test sebességének függőleges komponense!
6. feladat
Próbáld meg észrevételeidet matematikai formában is megfogalmazni! [br]Az eredményeket leellenőrizheted, ha elolvasod az Extrát. [br]Vesd össze eredményeidet a rezgőmozgás kitérés-idő, sebesség-idő és gyorsulás-idő grafikonjaival!  
7. feladat
Változtasd a körmozgás frekvenciáját, sugarát és tömegét![br] Fogalmazd meg, hogyan változik a rezgőmozgás amplitúdója és frekvenciája!

Harmonikus rezgőmozgás és körmozgás kapcsolata (Extra)

Elméleti háttér
Minden harmonikus rezgőmozgáshoz található olyan egyenletes körmozgás, amelynek keringési ideje egyenlő a rezgésidővel, a pálya sugara egyenlő a rezgés maximális kitérésével (amplitúdó). Ezt a körmozgást referencia-körmozgásnak nevezzük. A referenciakör segítségével megadhatók a harmonikus rezgőmozgást leíró mennyiségek!
A harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvénye
A harmonikus rezgőmozgás kitérés-idő függvénye: [math]y(t)=r\cdot sin\varphi=A·sin\varphi[/math][br]Felhasználva az egyenletes körmozgás szögelfordulása és szögsebessége közötti [math]\varphi=ω\cdot t[/math] összefüggést: [math]y(t)=A·sinωt[/math].[br]A két mozgás frekvenciája és periódusideje megegyezik, így [math]\omega=\frac{2\pi}{T}=2\pi\cdot f[/math].[br][math]ω[/math] a rezgőmozgás körfrekvenciája. A harmonikus rezgőmozgás körfrekvenciája egyenlő az egyenletes körmozgás szögsebességével.
A harmonikus rezgőmozgás sebesség-idő függvénye
Az ábra alapján: [i][math]v(t)=v_k\cdot cos\varphi=v_k\cdot cosωt[/math][/i][br]Az egyenleteskörmozgás sebessége: [math]v_k=r\cdotω=A\cdotω[/math][br]Behelyettesítve: [b][math]v(t)=A\cdotω\cdot cosωt[/math][/b]
A harmonikus rezgőmozgás gyorsulás-idő függvénye
Az ábra alapján: [math]a(t)=-a_{cp}\cdot sin\varphi=-a_{cp}\cdot sinωt[/math][br]A gyorsulás előjele negatív, mert ellentétes irányú a kitéréssel. [br]Az egyenletes körmozgás gyorsulása: [math]a_{cp}=r\cdotω^2=A\cdotω^2[/math][sup][br][/sup]Behelyettesítve: [b][math]a(t)=-A\cdotω^2\cdot sinωt[/math][/b]

Information