7 Beispiele für harmonische Oszillatoren: Ausführliche Einblicke und Fakten

Beispiele für harmonische Oszillatoren umfassen sogar mechanische Beispiele; einige umfassen elektrische Beispiele und ein System, das eine einfache harmonische Bewegung ausführt.

Erwähnt sind weiterhin einige harmonischer Oszillator Beispiele:

Pendel

Das Pendel ist ein Gewicht, das am Achsenpunkt aufgehängt ist, damit seine freie Bewegung seitwärts schwingt. Wenn dieses Pendel aus seiner Gleichgewichtslage verdrängt wird, beginnt es seitwärts hin und her zu schwingen. Die Schwingung ist regelmäßig und in einfacher harmonischer Bewegung.

Jedes System, das in einfacher harmonischer Bewegung agiert, fällt unter einen harmonischen Oszillator. Eine einfache Harmonischer Oszillator ist ein Typ des harmonischen Oszillators. Von einer einfachen harmonischen Schwingung spricht man, wenn die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung ist.

Bei einem Pendel spielt die Rückstellkraft eine entscheidende Rolle. Das Pendel wird manchmal als Pendelkörper bezeichnet. Wenn der Bob nun aus seiner Gleichgewichtslage verschoben wird, schwingt er harmonisch hin und her.

Auf das Pendel wirkt eine Rückstellkraft, so dass die Schwingung des Pendelkörpers langsam abnimmt und die Amplitude abnimmt. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass Hooks Gesetz dies zuschreibt Schwingung des Pendels.

Subwoofer

Ein Subwoofer ist ein Gerät, das entwickelt wurde, um tiefe Tonfrequenzen zu erzeugen. Es hat niederfrequente Audiofrequenzen. Die Membran in einem Subwoofer soll harmonisch machen Schwingungen, wenn der Subwoofer niedrige Audiofrequenzen liefert.

Der Subwoofer ist ein Gerät, das unter einen angetriebenen Oszillator fällt. Die Membran eines Subwoofers schwingt mit konstanter Amplitude und erzeugt dabei eine harmonische Schwingung. Dies ist also ein ausgezeichnetes Beispiel für einen harmonischen Oszillator.

Im Inneren eines Subwoofers befindet sich eine Treibermembran, die vibriert, wenn sie elektrischen Strom in Schall umwandelt. Dieser Klang ist nichts anderes als das Ergebnis der hin und her harmonischen Schwingung. Und der Ton ist die tiefe Grundfrequenz mit einer tiefen Tonhöhe.

Wir kennen den Aufbau eines Subwoofers und wie er funktioniert, aber wir auch wissen müssen, das Vorhandensein eines Fahrerkegels. Der Treiberkegel ist der mechanische Teil eines jeden Lautsprechersystems. Dies wandelt elektrische Energie um in Klang umwandeln, indem sie einen Luftraum im Inneren erzeugen. Und das ergibt harmonische Schwingungen.

RLC-Schaltung

In einer RLC-Schaltung ergibt die Einführung eines Widerstands die harmonische Schwingung, wie dies bei der LC-Kombination der Fall ist. Dieser Widerstand reduziert die Schwingungen in der Schaltung, wodurch eine niedrige Basisfrequenz erzeugt und die Spitzenresonanzfrequenz verringert wird.

Der in einer RLC-Schaltung hinzugefügte Widerstand reduziert die harmonischen Schwingungen. Und dies wird als Dämpfung bezeichnet. Dämpfung ist diejenige, die die Schwingungen reduziert und sie abklingen lässt. Damit eine RLC-Schaltung angemessen als harmonischer Oszillator fungiert, sollte der Widerstand parallel und in Reihe hinzugefügt werden.

Daher sollte der Parallelwiderstand so hinzugefügt werden, dass die Schwingungen nicht abklingen. Und in Reihe muss der Widerstand klein hinzugefügt werden, damit der Widerstand in den Stromkreisen so klein wie möglich gemacht wird, damit die Dämpfung die Schwingungen nicht beeinflusst.

Durch Ändern des Widerstands entsprechend oder äquivalent durch Bestimmen des Dämpfungsfaktors durch Ändern des Widerstands in einer Schaltung können Probleme wie dielektrische Verluste in Spulen und Kondensatoren angesprochen und gelöst werden.

Grundsätzlich kommen bei einem RLC-Oszillator zwei Arten von Oszillatoren ins Spiel, der mechanische Oszillator und der elektrische Oszillator. Eines der Hauptmerkmale der RLC-Schaltung besteht darin, dass sie auch bei Schwingungen abklingt. Der angesteuerte Oszillator liefert ein sinusförmiges Signal durch harmonische Schwingungen, die zu einer Sinuswelle anstelle einer Rechteckwelle führen.

Masse-Feder-System

Eine Masse-Feder ist das System, bei dem zwei weitere Massen an einem starren Träger aufgehängt sind. Und die Schwingungen der Masse aus ihrer Gleichgewichtslage hin und her werden ausgewertet.

Betrachten wir zum Beispiel zwei Federn mit zwei Massen, die jeweils an der starren Stütze aufgehängt sind. Die Federkonstante beider Federn wäre gleich, die Masse kann sich jedoch unterscheiden. Wenn eine Masse, die leichter als die andere Masse wiegt, ausgesetzt wird, variiert die Schwingungsdauer.

Eine kleinere Masse schwingt weniger harmonisch als die Masse, die größer ist als die weniger schwebende Masse. Die Konfiguration der Massen lässt sich durch die allgemeinen Koordinaten der beiden Systeme erklären.

Dies geschieht durch die Betrachtung, wie weit die Systeme aus ihrer Gleichgewichtslage hin und her schwingen und schließlich durch die auf sie einwirkende Rückstellkraft zur Ruhe kommen.

Das Masse-Feder-System wird im Allgemeinen bei Geräten verwendet, bei denen das schwingende Teil vom Tragelement abgesetzt ist. Dieses Masse-Feder-Konzept wird beispielsweise in einem Leichtbaudachsystem eingesetzt, um es von lauten und stark vibrierenden Geräten zu trennen.

Bungee-Jumping

Bungee-Jumping ist ein hervorragendes Beispiel für harmonische Schwingungen. Dadurch werden auch die einfachen harmonischen Schwingungen besser dargestellt. Die Auf- und Ab-Schwingungen des Gummiseils aus seiner Gleichgewichtsposition erklären deutlich die einfachen harmonischen Schwingungen, die im System vorhanden sind.

Das Grundkonzept der harmonischen Schwingung beim Bungee-Jumping besteht darin, dass die Schwingung nach dem freien Fall des Springers auftritt. Der Jumper wird an das Bungee-Seil gebunden, das sich aus der Gleichgewichtsposition auf und ab bewegt. Das in die Schnur einzuhängende Gewicht richtet sich nach der Länge der Schnur. Auf diese Weise wird das Hookesche Gesetz (F=kx) eingehalten.

Der Springer erfährt einen freien Fall, wonach eine harmonische Schwingung zum Einsatz kommt. Der Jumper bewegt sich auf und ab, was passiert, wenn das Bungee-Seil aus der Gleichgewichtsposition hin und her schwingt.

Hülle

Cradle zeigt das Einfache harmonische Bewegung im Spiel. Ein einziger Stoß auf die Wiege lässt sie aus ihrer Gleichgewichtsposition hin und her oszillieren.

Schon bei einem leichten Schub schwingt die Wiege aus der Gleichgewichtsposition hin und her. Und diese kommt zum Stillstand, wenn die Schwingungen abnehmen und die Amplitude kleiner wird. Die Hin- und Herbewegung ist periodisch und soll einfache harmonische Schwingungen haben.

Akustische Wahrnehmung

Die auditive Wahrnehmung wird beim Menschen auch als Hörsinn bezeichnet. Dieser Vorgang wird durchgeführt, wenn Schallwellen dringen in das Trommelfell ein und verursachen die Vibrationen hin und her, und schließlich wird der Ton von unserem menschlichen Ohr gehört.

Die Schallwellen wandern durch die Membran des Gehörgangs und schwingen darin hin und her periodische Bewegung. Dies wird als einfache harmonische Bewegung (Oszillation) bezeichnet. Beide Trommelfelle schwingen für vier Zyklen hin und her und sind mit der Bewegung der Augen verbunden. 

Diese oben genannten Beispiele helfen uns, das Konzept der harmonischen Schwingungen besser zu verstehen.

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