什么是谐波运动(Harmonic Motion)？

简谐运动是一个振荡的或重复的系统的概念，如钟摆、弹簧或行星绕太阳运行的轨道。处于谐波运动中的系统只要内部能量保持不变，就会保存能量和动量。在实际系统中，即非理想系统，由于与分子的碰撞，即使是极小的摩擦也会导致能量损失。系统要经历振荡运动，必须具备两个主要品质：弹性和惯性；由于牛顿第一定律，所有物体都有惯性。因此，必须存在弹性来源，如弹簧。谐波运动可以应用于吉他弦的振动。简单的谐波系统包括一个或多个固定在弹簧或其他弹性源上的振荡物体，如弹簧上的重物。物体的运动以正弦曲线的形式改变速度。提供物体动量的弹性力随着离运动中心的距离而增加；物体越远，施加的弹性力就越大。当物体运动到终点时，这个力就产生了以增加的速度向后移动到循环重复的振荡路径的另一端。简谐运动用于说明这一概念，但不考虑摩擦。在发动机飞轮转动时可以看到谐波运动。相比之下，阻尼运动包括摩擦或者其他外力会使系统减速并最终使其达到平衡，或者没有运动。系统中的摩擦力越大，振荡物体达到平衡的速度就越快过阻尼只允许在平衡前进行几个周期的振荡；临界阻尼会使振动迅速恢复平衡，如汽车中的减震器；而欠阻尼则会使振动随时间而减小。更粘性的介质（如水）会产生更多的摩擦力。谐波运动在日常生活中有许多应用任何类型的振动系统，无论是钟摆、汽车悬挂系统的弹簧还是发动机飞轮的转动，都会经历一种阻尼振动形式。例如，了解引起阻尼的摩擦力，就可以计算出保持振动恒定速率所需的驱动力一种和声系统。在音乐方面也有应用，例如，知道吉他弦的长度，就可以计算出在给定驱动力时的振荡速率，从而计算出所演奏的音符的频率。