¿Cuáles son algunos ejemplos de movimiento armónico simple en la vida cotidiana?

Hay bastantes ejemplos, con una trampa.

Una buena definición de movimiento armónico simple (SHM) es cuando la fuerza de restauración es proporcional al desplazamiento. En otras palabras, hay una distancia que recorre un objeto y luego una fuerza lo devuelve a su posición original, y esto se repite una y otra vez.

El problema con las situaciones mecánicas (de la vida real) es que siempre hay algún tipo de fricción que causa una pérdida de energía. Por lo tanto, la mayoría de los escenarios de la vida cotidiana del movimiento armónico se amortiguan de tal manera que cada ciclo el sistema pierde energía. Por lo general, SHM es una buena aproximación para escenarios de la vida real, pero no son modelos exactos debido a esta discrepancia.

Aquí hay algunos ejemplos de SHM cercanos , que son osciladores armónicos verdaderamente amortiguados.

  1. Cuerdas de guitarra.
    1. Cuando toca una cuerda de guitarra, se mueve una cierta distancia, luego se retira a su posición original, luego se mueve una cierta distancia y viceversa. Como puede ver, sigue la definición anterior. Pero en cada ciclo, el sistema pierde energía a través de la energía vibratoria en forma de sonido. Este es un oscilador armónico amortiguado
  2. Rebotar una pelota
    1. Cuando rebota una pelota, aplica una fuerza sobre el piso, pero el piso aplica una fuerza igual y opuesta sobre la pelota, por lo tanto, la pelota toma represalias hacia su posición original. Esto sucede repetidamente. El problema aquí es que cada vez que la pelota golpea el piso, pierde algo de energía por fricción, por lo que la pelota no regresa a su posición original. Así que desafortunadamente este también es un oscilador armónico amortiguado.
  3. Amortiguadores
    1. Un buen ejemplo: los automóviles tienen muelles amortiguadores para minimizar el movimiento vertical de los golpes. Con solo los resortes, experimentarías una gran cantidad de movimientos hacia arriba y hacia abajo al golpear un golpe (cerca de SHM), por lo que esto tiene que ser tratado. Los amortiguadores aplican una fuerza de amortiguación a sí mismos para que sienta que no está golpeando una gran protuberancia (por lo que este es más un oscilador armónico impulsado).

También hay ejemplos en la vida cotidiana que imitan SHM (como el ejemplo del amortiguador). Un ejemplo común es el reloj de pie que tiene un péndulo. Esperaríamos de la fricción que el péndulo perderá energía en cada ciclo, y esto sería un reloj terrible por razones obvias. Esto se niega aplicando una fuerza impulsora al péndulo para mantener el SHM. Entonces, muchos ejemplos en la vida cotidiana imitan SHM, pero no son osciladores armónicos naturalmente simples.

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¡Es MUY DIFÍCIL encontrar un movimiento armónico simple PERFECTO en la vida diaria como lo que podemos considerar como un movimiento armónico simple, de hecho no lo es! Dicha categoría de movimientos son, el péndulo, el movimiento planetario universal, los osciladores en relojes electrónicos y las frecuencias portadoras en transmisores y receptores, una nota pura de un instrumento musical, etc. Cuando uno se ve muy profundo en tales problemas, no son movimientos armónicos simples perfectos, aunque algunos se acercan mucho, en los relojes más precisos.

Sin embargo, es muy fácil mencionar algunos ejemplos en la vida cotidiana que contienen MUCHOS MUCHOS movimientos armónicos simples que trabajan juntos para dar forma a un elemento. DE HECHO, TODO LO QUE SUCEDE EN NUESTRO UNIVERSO PUEDE SER CONSIDERADO COMO RESUMEN DE MUCHAS MOVIMIENTOS ARMÓNICOS SIMPLES. Incluso un impulso repentino consiste en una cantidad infinita de movimientos armónicos simples sumados. Entonces, los movimientos en la vida cotidiana, que están hechos de muchos movimientos armónicos simples, son el golpe de un martillo, la forma de un automóvil, la forma de todas las cosas que nos rodean, incluyendo edificios, puentes, planos, formas de personas y pintura artística, Las sonatas y esculturas musicales y todo lo que nos rodea tiene un espectro de frecuencias que pueden analizarse fácilmente. Los movimientos armónicos simples pueden considerarse como un conjunto de ladrillos de diferente tamaño pero de la misma forma y con un conjunto de ladrillos de la misma forma y diferente tamaño podríamos construir cualquier forma que necesitemos. Podemos llenar los espacios más grandes con ladrillos grandes y podemos llenar los espacios estrechos con pequeñas partículas de pequeños ladrillos pequeños. Todo lo que hacemos en reconocimiento es detectar los contenidos de frecuencia en lo que está ante nosotros. El reconocimiento es solo la aplicación de la función de Laplace, donde si el resultado tiene un valor, entonces reconocemos los “armónicos” y si el resultado tiene poco valor, bueno, no logramos reconocer la función porque la réplica de sus armónicos no está contenida en nosotros. . ¡Muchas personas odian reducir la espiritualidad de un ser humano a un problema de procesamiento tan frío!

Para aproximarnos a lo que estamos discutiendo, tengamos un conjunto de esferas que son de diferentes tamaños, desde el tamaño de la tierra hasta el tamaño de una partícula de arena. Con todos estos ladrillos de forma esférica, podemos construir cualquier cosa que exista en el universo. ¡Encontrar una esfera perfecta en el universo es muy difícil y, sin embargo, se puede demostrar que cualquier forma está hecha de esferas perfectas! Desconcertante pero cierto, eso es lo que sugieren la transformación de Laplace y Fourier. Las transformaciones de Fourier no son más que un contratista de construcción que usa esferas como ladrillos para construir, donde en dos dimensiones las esferas se reducen a senos y cosenos, que es lo que llamamos movimientos armónicos simples.

Algunos ejemplos que se me pasan por la cabeza:

Movimiento de casarse dar la vuelta

Movimiento de un columpio

Las mareas en los océanos y lagos (Tenga en cuenta que las mareas tienen un período de 12 horas, no 24, como mucha gente piensa).

El movimiento de la tierra alrededor del Sol es un movimiento armónico aproximado. Estrictamente hablando, la tierra no regresa exactamente al mismo lugar cada año.

Coches en funcionamiento, lavadoras cuando giran, ventiladores en funcionamiento … Cualquier cosa que tenga un motor o un eje giratorio, cuando estén sintonizando, tendrá un movimiento armónico, más o menos dependiendo de cómo estén equilibrados.

Movimiento repetitivo simple: un flotador de pesca que se balancea sobre ondas, un péndulo, un resorte pesado que sube y baja.

Si se traza y dibuja contra el tiempo, el resultado es una onda sinusoidal.

Bob de un pendelum y otros objetos como ese.