Tipos de oscilador harmônico são categorizados em vários tipos com base em sua capacidade funcional, tendo um movimento para frente e para trás que geralmente é deslocado de sua posição de equilíbrio que experimenta uma força restauradora.
Os tipos de oscilador harmônico são mencionados abaixo:
Oscilador harmônico simples
Um oscilador harmônico simples é um dos tipos de oscilador harmônico. O movimento periódico para frente e para trás da posição de equilíbrio também é conhecido como movimento harmônico simples.
O movimento experimentado por um sistema em oscilador harmônico simples é periódico. Por exemplo, consideramos que um pêndulo suspenso da posição de equilíbrio se move para frente e para trás antes de parar. O movimento para frente e para trás diminui com a diminuição da amplitude.
Nesse tipo de movimento harmônico simples, a força restauradora é e a magnitude com que o corpo experimenta o movimento é proporcional entre si quando suplantado de sua posição de equilíbrio. A força restauradora que atua sobre o objeto é simplesmente a força usada para interromper a vibração.
Exemplos para entender melhor osciladores harmônicos simples
Pêndulo Oscilante: Um pêndulo é uma massa suspensa de um suporte rígido e fixo. Quando um empurrão é dado, o sistema experimenta uma vibração para frente e para trás de sua posição de equilíbrio. Essa oscilação é periódica e ocorre por movimento harmônico simples.
Quando uma força restauradora atua sobre as oscilações, ela diminui à medida que a amplitude diminui e cessa. Esse oscilação é conhecida como harmônica simples movimento.
Outro exemplo de harmônico simples movimento é o balanço do parque que notamos nos parques. Esses balanços permanecem em repouso até que uma força aja sobre eles para iniciar o movimento. Quando uma pessoa se senta nele e começa a balançar, ele inicia o movimento.
As oscilações, quando pressionadas de leve, deslocam-se de sua posição de equilíbrio e se movem para frente e para trás. Este movimento é periódico e também ocorrem oscilações harmônicas simples.
Oscilador harmônico amortecido
Amortecimento é a restrição de vibrações e oscilações em um sistema de equilíbrio por dissipação de energia. Osciladores de amortecimento são aqueles em que as vibrações diminuem com o tempo.
Em um circuito de amortecimento harmônico, as oscilações continuam por um longo período até e a menos que uma força restauradora atue sobre o sistema de equilíbrio. Essa força restauradora é uma das razões para o declínio da oscilação ao longo do tempo.
Os osciladores harmônicos de amortecimento são subdivididos em três tipos de acordo com seu fator de amortecimento. Diz-se que o sistema é amortecimento crítico quando o fator de amortecimento é igual a um. Quando o fator de amortecimento é maior que um, é denominado amortecimento superamortecido ou alto. O sistema é considerado subadaptado se o fator de amortecimento for menor que um.
A fórmula de amortecimento está ligada à Segunda Lei de Newton e, de acordo com ela, a fórmula é assim para qualquer oscilador harmônico amortecido.
C2 - 4mk = superamortecido
C2 - 4mk = amortecido criticamente
C2 - 4mk = subamortecimento
O fator de amortecimento para um oscilador harmônico de amortecimento é que as vibrações voltam a zero no menor intervalo de tempo. O sistema sofre um movimento harmônico; quando uma força restauradora é aplicada, as oscilações eventualmente param ou voltam à posição de equilíbrio em menos intervalo de tempo.
A oscilação harmônica amortecida é um dos tipos de oscilador harmônico. Um excelente exemplo de oscilações amortecidas é o peso suspenso pela mola. Quando o peso é suspenso, ele se desloca da posição de equilíbrio para a frente e para trás e acaba parando.
As oscilações harmônicas são a razão de alguns sistemas funcionarem com movimentos adequados para frente e para trás. Freqüentemente, tendemos a não notar os eventos diários ocorrendo, mas vemos as oscilações harmônicas neles.
Oscilador harmônico quântico
O oscilador harmônico quântico é analógico aos osciladores convencionais. O oscilador harmônico quântico é geralmente tratado com a mecânica quântica. A configuração embutida de um oscilador harmônico quântico é diferente do oscilador harmônico clássico.
Desde a diferença embutida para o oscilador harmônico quântico e oscilador harmônico clássico, haverá mudanças na funcionalidade de qualquer sistema que venha sob qualquer um desses osciladores.
O oscilador harmônico quântico modela as vibrações em sistemas de nível micro. Por exemplo, em óptica quântica a representação do comportamento de vibrações em moléculas ou níveis moleculares, pacotes de ondas é possível com osciladores harmônicos quânticos.
Neste curso oscilador harmônico quântico a energia nível é dito ser espaçado uniformemente sem ser contínuo.
Diferenças no oscilador harmônico quântico
O movimento no oscilador harmônico quântico é semelhante ao movimento nos osciladores harmônicos clássicos, com poucas diferenças. A oscilação ou vibração no oscilador harmônico quântico é melhor explicada usando a equação de Schrodinger.
O oscilador harmônico quântico é analógico aos osciladores convencionais. O oscilador harmônico quântico é geralmente tratado com a mecânica quântica. A configuração embutida de um oscilador harmônico quântico é diferente do oscilador harmônico clássico.
Desde a diferença embutida para o oscilador harmônico quântico e oscilador harmônico clássico, haverá mudanças na funcionalidade de qualquer sistema que venha sob qualquer um desses osciladores.
O oscilador harmônico quântico modela as vibrações em sistemas de nível micro. Por exemplo, em óptica quântica a representação do comportamento de vibrações em moléculas ou níveis moleculares, pacotes de ondas é possível com osciladores harmônicos quânticos.
Neste oscilador harmônico quântico, o nível de energia é dito estar uniformemente espaçado sem ser contínuo.
O movimento no oscilador harmônico quântico é semelhante ao movimento nos osciladores harmônicos clássicos, com poucas diferenças. A oscilação ou vibração no oscilador harmônico quântico é melhor explicada usando a equação de Schrodinger.
Perguntas Frequentes
Qual é o uso de osciladores harmônicos?
Os osciladores harmônicos são usados em um sistema para diminuir as oscilações em um sistema.
Os osciladores harmônicos em um sistema são periódicos e diminuem com a diminuição da amplitude. O movimento para frente e para trás em um sistema continua por um longo tempo até que uma força restauradora seja aplicada ao sistema.
Por que usamos um oscilador harmônico?
Um oscilador harmônico é usado para que o sistema chegue à posição de equilíbrio em um intervalo conciso.
Quando o sistema está passando por um movimento, ele pára quando uma força é aplicada, e essa força é conhecida como força restauradora. As oscilações no sistema chegarão ao repouso ou à posição de equilíbrio com amplitude decrescente.
Mencionou a diferença entre movimento harmônico simples e oscilações?
O movimento harmônico simples é um período, mas as oscilações variam.
No movimento harmônico simples, a força restauradora que atua sobre o sistema não é mencionada. Em oscilações, a força que ajuda a diminuir as oscilações chamadas de força restauradora geralmente não é mencionada.
Como o movimento harmônico é explicado?
O movimento harmônico é um movimento periódico e é explicado por meio de uma onda senoidal.
As oscilações de um sistema vibratório decaem com a diminuição da amplitude. As oscilações sofrem alguma alteração, ou seja, enfrentarão uma força restauradora ou força negativa. Essa força atua de forma oposta ao movimento em que o sistema atua.
Conseqüentemente, a força restauradora e o deslocamento de um corpo oscilante da posição de equilíbrio são proporcionais. Um dos tipos de oscilador harmônico que é o oscilador harmônico amortecido e isso é explicado usando a Segunda Lei de Newton.
O que é um oscilador elétrico?
Um oscilador elétrico é aquele que produz sinais elétricos em um circuito em que foi fabricado e esses sinais são geralmente onda senoidal ou onda quadrada.
Um excelente exemplo de oscilador elétrico é o movimento harmônico. Este oscilador elétrico converte corrente contínua em corrente alternada. Ele produz formas de onda contínuas sem qualquer entrada. O movimento harmônico simples é um dos grandes exemplos de oscilações harmônicas.
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Olá… sou Keerthana Srikumar, atualmente cursando doutorado. em Física e minha área de especialização é nanociência. Concluí meu bacharelado e mestrado no Stella Maris College e no Loyola College, respectivamente. Tenho grande interesse em explorar minhas habilidades de pesquisa e também tenho a capacidade de explicar tópicos de Física de uma maneira mais simples. Além dos estudos, adoro dedicar meu tempo à música e à leitura de livros.
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