x

هدف البحث

بحث في العناوين

بحث في المحتوى

بحث في اسماء الكتب

بحث في اسماء المؤلفين

اختر القسم

القرآن الكريم
الفقه واصوله
العقائد الاسلامية
سيرة الرسول وآله
علم الرجال والحديث
الأخلاق والأدعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الجغرافية
الادارة والاقتصاد
القانون
الزراعة
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الهندسة المدنية
الأعلام
اللغة الأنكليزية

موافق

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الهندسية

الفيزياء الحيوية

الحاسوبية

الفيزياء الطبية

طرائق تدريس الفيزياء

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

مخفي الفيزياء

Harmonic motion and circular motion

المؤلف:  Richard Feynman, Robert Leighton and Matthew Sands

المصدر:  The Feynman Lectures on Physics

الجزء والصفحة:  Volume I, Chapter 21

2024-03-08

233

Fig. 21–2. A particle moving in a circular path at constant speed.

 

The fact that cosines are involved in the solution of Eq. (21.2) suggests that there might be some relationship to circles. This is artificial, of course, because there is no circle actually involved in the linear motion—it just goes up and down. We may point out that we have, in fact, already solved that differential equation when we were studying the mechanics of circular motion. If a particle moves in a circle with a constant speed v, the radius vector from the center of the circle to the particle turns through an angle whose size is proportional to the time. If we call this angle θ=vt/R (Fig. 21–2) then dθ/dt= ω0= v/R. We know that there is an acceleration a= v2/R= ω20R toward the center. Now we also know that the position x, at a given moment, is the radius of the circle times cos θ, and that y is the radius times sin θ:

Now what about the acceleration? What is the x-component of acceleration, d2x/dt2? We have already worked that out geometrically; it is the magnitude of the acceleration times the cosine of the projection angle, with a minus sign because it is toward the center.

In other words, when a particle is moving in a circle, the horizontal component of its motion has an acceleration which is proportional to the horizontal displacement from the center. Of course, we also have the solution for motion in a circle: x=R cos ω0t. Equation (21.7) does not depend upon the radius of the circle, so for a circle of any radius, one finds the same equation for a given ω0. Thus, for several reasons, we expect that the displacement of a mass on a spring will turn out to be proportional to cos ω0t, and will, in fact, be exactly the same motion as we would see if we looked at the x-component of the position of an object rotating in a circle with angular velocity ω0. As a check on this, one can devise an experiment to show that the up-and-down motion of a mass on a spring is the same as that of a point going around in a circle. In Fig. 21–3 an arc light projected on a screen casts shadows of a crank pin on a shaft and of a vertically oscillating mass, side by side. If we let go of the mass at the right time from the right place, and if the shaft speed is carefully adjusted so that the frequencies match, each should follow the other exactly. One can also check the numerical solution we obtained earlier with the cosine function, and see whether that agrees very well.

Fig. 21–3. Demonstration of the equivalence between simple harmonic motion and uniform circular motion.

 

Here we may point out that because uniform motion in a circle is so closely related mathematically to oscillatory up-and-down motion, we can analyze oscillatory motion in a simpler way if we imagine it to be a projection of something going in a circle. In other words, although the distance y means nothing in the oscillator problem, we may still artificially supplement Eq. (21.2) with another equation using y, and put the two together. If we do this, we will be able to analyze our one-dimensional oscillator with circular motions, which is a lot easier than having to solve a differential equation. The trick in doing this is to use complex numbers.

 شعار المرجع الالكتروني للمعلوماتية




البريد الألكتروني :
info@almerja.com
الدعم الفني :
9647733339172+