週期運動

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簡介

任何觀察到的相對於時間和運動物體位置的變化或運動。但是，運動或移動可以發生在直線上，也可以在圓形路徑內發生。如果物體據說在直線或曲線上移動，則運動被稱為平移。另一方面，改變物體方向的運動被稱為旋轉運動。需要注意的是，這兩種型別的運動在一般的例子中都觀察到，例如彈跳球、搖椅等。

運動的定義和型別

定義

相對於物體的運動可以定義為物體在一段時間內從一個地方移動到另一個地方。需要注意的是，物體不處於靜止狀態（Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu，2022）。

• 簡單來說，如果物體隨時間推移改變了位置，則稱該物體處於運動狀態或正在移動，例如飛鳥、移動的火車、行駛的汽車、行走的人群和士兵的遊行。然而，它們被稱為運動，因為它們不斷地隨著時間推移改變位置，並且與靜止物體相反，例如樹木、學校、電線杆或工廠。

  

圖1：物體經歷的運動

運動的型別

觀察到幾種型別的運動，如下所示：

直線運動 - 據說在固定方向上發生的運動稱為直線運動。

圓周運動 - 據說在圓形路徑中發生的運動稱為圓周運動。

旋轉運動 - 當物體在固定軸上旋轉或轉動時，據說它處於旋轉運動狀態。

週期運動 - 在特定時間間隔內重複自身的運動稱為週期運動。

圖2：運動型別

什麼是週期運動？

週期運動可以定義為物體在特定時間段內傾向於重複其運動的運動。物體傾向於遵循相同的路徑，不斷重複自身，從前後移動，或者可以在圓形路徑內進行。需要注意的是，物體在週期運動中遵循的路徑可以是線性的、複雜的、圓形的和橢圓形的。

週期運動的特例

圖3：擺的簡諧運動

週期運動的一個特例是簡諧運動或 SHM ''，哥白尼在他的著作《天體執行論》中首次提到它。然而，約瑟夫·傅立葉首先發現了 SHM 的這個概念。具體來說，SHM 是一種振盪運動，物體在固定的路徑內移動並重復自身（Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu，2022）。此外，當物體沿直線路徑在兩個極點之間移動時，可以說 SHM。

• 例如，在擺的情況下，SHM 現象很明顯。在給定的圖 3 中，擺錘用線從 T 點懸掛，它似乎遵循一條特定的路徑，接觸兩個極點 A 和 B。點 O 被稱為靜止平衡點。擺錘傾向於從位置 A 移動到 B，進行一次振動，然後從 B 移動到 A 並重復運動。

週期運動的原因

導致週期運動的主要原因是慣性定律。慣性定律指出，物體將處於靜止狀態或以恆定速度沿直線運動，除非物體受到力的作用（Selftution.com，2022）。

重力的影響是導致週期運動的原因。週期性的原因還取決於線的長度。

週期運動的例子

在我們的日常生活中，我們經歷了多種週期運動，例如在搖椅中觀察到的運動。彈跳球的運動，音叉中經歷的振動，以及在鞦韆中觀察到的運動以及地球繞太陽的旋轉，水波的運動。

圖4：顯示週期運動的球的彈跳

在上圖 4 中，顯示了顯示週期運動的彈跳球，它表明球在特定時間間隔內改變其位置。但是，在時鐘內經歷的運動也被認為是週期性的，因為時鐘的指標似乎在特定時間間隔後重復自身。

週期運動的基本性質

在週期運動現象中觀察到的三個主要特徵是速度、週期和振幅。速度一詞可以定義為向量量，是位移變化率相對於方向的變化率。彈跳球和擺錘的例子都具有速度。週期定義為物體進行往復運動所需的時間。在擺的情況下，球似乎進行往復週期運動（Oxscience.com，2022）。振幅定義為極點和靜止點之間最大位移。然而，擺的振幅是從靜止點到擺的末端的距離。

理解恢復力

恢復力可以定義為作用在物體上使其恢復到平衡狀態的力。恢復力需要與位移力相反，這將有助於使物體處於靜止狀態或靜止位置。但是，力的量級取決於位移的概念。SHM 也顯示了恢復力的現象。需要注意的是，恢復力將與觀察到的位移成正比，並且恢復力與物體運動方向相反。

結論

運動在物理學領域是一個非常重要的現象，因為它定義了現實生活中承認的靜止和非靜止時刻。旋轉運動和平移運動在其運動中均有體現。觀察到四種類型的運動，其中週期運動非常重要，因為它們決定了地球繞太陽的運動、擺的擺動。但是，需要注意的是，週期運動並不總是振盪運動；振盪運動總是週期運動。

常見問題解答

Q1. 週期運動有哪些應用？

時鐘是最常見的顯示該現象的裝置之一。其他應用方式包括波浪運動、光、音樂和聲音。

Q2. 頻率的單位是什麼？

頻率的單位稱為赫茲。

Q3. 旋轉運動的例子有哪些？

旋轉運動的例子有旋轉木馬、縫紉機、腳踏車等等。

Q4. 什麼是非重複運動？

當物體不遵循任何特定時間進行運動時，則稱為非重複運動。

參考文獻

網站

Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu，(2022)，週期運動，檢索自：http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu [檢索日期：2022年6月7日]

Oxscience.com，(2022)，物理學中的運動，檢索自：https://oxscience.com [檢索日期：2022年6月7日]

Practically.com，(2022)，運動和時間，檢索自：https://www.practically.com [檢索日期：2022年6月7日]

Selftution.com，(2022)，物理學中各種運動及示例，檢索自：https://selftution.com [檢索日期：2022年6月7日]