Viquipèdia

Oscil·lació

variació, pertorbació o fluctuació en el temps d'un medi o sistema físic, al voltant d'un punt central

Una oscil·lació és la variació, pertorbació o fluctuació en el temps d'un medi o sistema físic, al voltant d'un punt central (sovint un punt d'equilibri) o entre dos o més estats. Exemples ben coneguts i familiars en serien el pèndol i el corrent altern. Si el fenomen es repeteix, es parla d'oscil·lació periòdica.[1] El terme vibració es refereix a les oscil·lacions de tipus mecànic.[2] El període d'oscil·lació és el temps transcorregut entre dos punts equivalents d'una oscil·lació. Per exemple, en una ona seria el temps recorregut entre dos crestes o entre dos valls. El període d'oscil·lació per un determinat fenomen és la inversa de la freqüència.[3]

Un oscil·lador harmònic simple (no amortit) és un exemple de sistema oscil·latori.

El sistema mecànic oscil·lant més simple és una massa agafada a una molla i no sotmesa a altres forces; exceptuant el punt d'equilibri, un sistema com aquest seria equivalent a un idèntic només sotmès a una força constant com la gravetat.[4] El sistema serà en un estat d'equilibri mecànic quan la molla no sigui estirada. Si el sistema es desplaça del punt d'equilibri s'exercirà una força restauradora neta sobre la massa que tendirà a tornar el sistema a l'equilibri. Tanmateix, la massa, en moure's cap a la posició d'equilibri, haurà adquirit una quantitat de moviment que farà que la massa es continuï movent més enllà del punt d'equilibri, provocant una nova força restauradora en sentit oposat. El temps que triga a completar-se una oscil·lació acostuma a rebre el nom de període.

La dinàmica d'un sistema molla-massa es descriu matemàticament per l'oscil·lador harmònic simple i el seu moviment periòdic és conegut com a moviment harmònic simple.[5] En el sistema molla-massa la massa té energia cinètica que es converteix en energia potencial emmagatzemada a la molla en els extrems del camí que recorre. Aquest sistema il·lustra algunes de les característiques comunes a les oscil·lacions, l'existència d'un equilibri i la presència d'una força restauradora que és més gran com més es desvia el sistema del punt d'equilibri. L'oscil·lador harmònic ofereix un model per a molts d'altres tipus d'oscil·lacions que pot ser estes amb la utilització de l'anàlisi de Fourier.

Una oscil·lació en un medi material és el que crea el so.

Amortiment, oscil·lacions forçades i autoinduïdes modifica

Als sistemes del món real el segon principi de la termodinàmica comporta que al medi ambient hi hagi una contínua i inevitable conversió d'energia vers energia tèrmica. Així, les oscil·lacions amortides tendeixen a disminuir amb el temps si al sistema no hi ha una font d'energia que n'aporti, la descripció més simple d'aquest procés pot ser il·lustrat amb l'oscil·lador harmònic. De manera addicional, un sistema oscil·lant pot ser sotmès a una força externa, sovint sinusoide, per tal de mantenir l'amplitud de l'oscil·lació. Aquest seria el cas d'un circuit de corrent altern que es connecta a una font externa d'electricitat, en aquest cas es parla d'oscil·lacions forçades.[6]

Alguns sistemes poden ser excitats per l'energia que es pot transferir des del seu entorn. Aquesta transferència ocorre habitualment quan els sistemes formen part d'un fluid. Per exemple, en aerodinàmica el fenomen del fimbrament ocorre quan hi ha un desplaçament arbitrari respecte al punt d'equilibri de l'ala d'una aeronau, que ocasiona un increment de l'angle d'atac de l'ala contra el flux de l'aire i el consegüent increment del coeficient de sustentació provocant un desplaçament més gran. La rigidesa de les ales domina els desplaçaments i aporta la força de restauració que provoca el retorn a la posició d'equilibri i possibilita l'oscil·lació.

Oscil·lacions acoblades modifica

Els oscil·ladors harmònics i els sistemes equivalents tenen un sol grau de llibertat. Els sistemes més complexos tenen més graus de llibertat, per exemple, dues masses i tres molles, on cada massa és agafada a punts fixes i a les altres masses. En aquests casos el comportament de cada variable influencia el de les altres, això porta a un acoblament de les oscil·lacions dels graus de llibertat individuals. El moviment aparent de les oscil·lacions individuals sembla molt complicat però hom pot obtenir una descripció simple i conceptualment en profunditat utilitzant la informàtica per resoldre i extreure els patrons del moviment com a mode normal o freqüències naturals.

Exemples modifica

Mecànics modifica

Elèctrics modifica

Electromecànics modifica

Òptics modifica

Biològics modifica

Humans modifica

Econòmics i socials modifica

Climatics i geogràfics modifica

Químics modifica

Referències modifica

  1. ↑ Pollard, J.; Dudebout, A. Théorie du navire: Duynamique du navire : mouvement de roulis sur houle, mouvement rectiligne horizontal direct (résistance des carènes) (en francès). Gauthier-Villars, 1892, p. 170 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  2. ↑ Bécherrawy, T. Mechanical and Electromagnetic Vibrations and Waves. Wiley, 2013. ISBN 978-1-118-58656-3 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  3. ↑ Zacek, M. Construire parasismique: risque sismique, conception parasismique des bâtiments, réglementation (en francès). Éd. Parenthèses, 1996, p. 66. ISBN 978-2-86364-054-8 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  4. ↑ Serway, R.A.; Faughn, J.S.. College Physics. Saunders College Pub., 1999, p. 406. ISBN 978-970-26-0015-2 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  5. ↑ Tipler, P.A.; Mosca, G.; Rabagliati, J.E.L.; Miravent, D.J.. Física per a la ciència i la tecnologia. Vol. 1: Mecànica. Oscil·lacions i ones. Termodinàmica. Reverte, 2020, p. 465. ISBN 978-84-291-9370-1 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  6. ↑ «oscil·lacions forçades». [Consulta: 13 juny 2023].
  7. ↑ Jiménez, D.G.. Aplicaciones de la Diferenciación Automática en Ingeniería Mecánica: Simulación (en castellà). Libros de David Gómez, p. 167 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  8. ↑ Eco, U. Le pendule de Foucault (en francès). Grasset, 2014, p. 169. ISBN 978-2-246-78469-2 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  9. ↑ Magi, G. Tout Paris. Bonechi, 1978, p. 103. ISBN 978-88-7009-190-8 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  10. ↑ Cromer, A.H.; Vázquez, J.C.. Física para las ciencias de la vida (en castellà). Reverte, 2019, p. 42. ISBN 978-84-291-9414-2 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  11. ↑ Rossing, T.D.. The Science of String Instruments. Springer New York, 2010. ISBN 978-1-4419-7110-4 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  12. ↑ Deguin, N. Curso elemental de física (en castellà). Imprenta de Ignacio Boix, 1845, p. 214 [Consulta: 13 juny 2023]. 
  13. ↑ Despretz, C.M.. Traité élémentaire de physique ... Quatrième édition, revue, augmentée, etc (en francès), 1836, p. 830 [Consulta: 13 juny 2023]. 

Vegeu també modifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Oscil·lació
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Oscil·lació&oldid=32833740»