การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย (Simple Harmonic Motion) คือ การเคลื่อนที่ของวัตถุที่เคลื่อนที่กลับไปกลับมาในลักษณะของคลื่นไซน์หรือโคไซน์ โดยวัตถุจะเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งสมดุลสองครั้งในรอบหนึ่ง
สมการการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
การกระจัดของวัตถุที่มีมวล m ผูกติดกับสปริงที่มีค่าคงที่ความยืดหยุ่น k มีค่าดังนี้
1 | x(t) = A sin(ωt + φ) |
โดยที่
- x(t) คือ การกระจัดของวัตถุ ณ เวลา t
- A คือ แอมพลิจูดของการเคลื่อนที่
- ω คือ ความถี่เชิงมุมของการเคลื่อนที่
- φ คือ เฟสเริ่มต้นของการเคลื่อนที่
แอมพลิจูด
แอมพลิจูด (A) คือ ค่าการกระจัดสูงสุดของวัตถุจากตำแหน่งสมดุล
ความถี่เชิงมุม
ความถี่เชิงมุม (ω) คือ อัตราการเปลี่ยนแปลงของมุมของการเคลื่อนที่
ความถี่เชิงมุมสามารถคำนวณได้จากสูตรดังนี้
1 | ω = √(k / m) |
โดยที่
- k คือ ค่าคงที่ความยืดหยุ่นของสปริง
- m คือ มวลของวัตถุ
ความถี่
ความถี่ (f) คือ จำนวนรอบที่วัตถุเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งสมดุลได้ใน 1 วินาที
ความถี่สามารถคำนวณได้จากสูตรดังนี้
1 | f = ω / 2π |
เฟสเริ่มต้น
เฟสเริ่มต้น (φ) คือ มุมของการเคลื่อนที่ ณ เวลา t = 0
การกระจัดของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
การกระจัดของวัตถุในการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายจะมีลักษณะเป็นคลื่นไซน์หรือโคไซน์ โดยวัตถุจะเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งสมดุลสองครั้งในรอบหนึ่ง
ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย
ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย ได้แก่
- ลูกตุ้ม
- สปริง
- เสียง
- คลื่นวิทยุ
สรุป
การกระจัดของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายเป็นปริมาณที่แสดงถึงตำแหน่งของวัตถุในการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย โดยวัตถุจะเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งสมดุลสองครั้งในรอบหนึ่ง