Oscilação e Movimento Periódico em Física

Oscilação refere-se ao movimento repetido para frente e para trás de algo entre duas posições ou estados. Uma oscilação pode ser um movimento periódico que se repete em um ciclo regular, como um onda senoidal- uma onda com movimento perpétuo como no balanço de um pêndulo de um lado para o outro, ou o movimento de cima e para baixo de uma mola com um peso. Um movimento oscilante ocorre em torno de um ponto de equilíbrio ou valor médio. Também é conhecido como movimento periódico.

Uma única oscilação é um movimento completo, para cima e para baixo ou de um lado para o outro, durante um período de tempo.

Um oscilador é um dispositivo que exibe movimento em torno de um ponto de equilíbrio. Em um relógio de pêndulo, há uma mudança de energia potencial para energia cinética com cada balanço. No topo do balanço, a energia potencial é máxima, e essa energia é convertida em energia cinética à medida que cai e é levada de volta ao outro lado. Agora, novamente no topo, a energia cinética caiu para zero e a energia potencial está alta novamente, alimentando o balanço de retorno. A frequência do balanço é traduzida por engrenagens para marcar o tempo. Um pêndulo perderá energia ao longo do tempo para atrito se o relógio não for corrigido por uma mola. Os relógios modernos usam as vibrações de quartzo e osciladores eletrônicos, em vez do movimento dos pêndulos.

Um movimento oscilante em um sistema mecânico está oscilando de um lado para o outro. Ele pode ser traduzido em um movimento rotativo (girando em círculo) por meio de um encaixe. O movimento rotativo pode ser alterado para movimento oscilante pelo mesmo método.

Um sistema oscilante é um objeto que se move para frente e para trás, retornando repetidamente ao seu estado inicial após um período de tempo. No ponto de equilíbrio, nenhuma força líquida está agindo sobre o objeto. Este é o ponto no balanço do pêndulo quando está na posição vertical. Uma força constante ou uma força restauradora atua sobre o objeto para produzir o movimento oscilante.

• Amplitude é o deslocamento máximo do ponto de equilíbrio. Se um pêndulo oscila um centímetro do ponto de equilíbrio antes de iniciar sua jornada de retorno, a amplitude da oscilação é de um centímetro.
• Período é o tempo que leva para uma ida e volta completa pelo objeto, retornando à sua posição inicial. Se um pêndulo começa à direita e leva um segundo para percorrer todo o caminho para a esquerda e outro segundo para retornar à direita, seu período é de dois segundos. O período é geralmente medido em segundos.
• Frequência é o número de ciclos por unidade de tempo. Frequência é igual a um dividido pelo período. A frequência é medida em Hertz, ou ciclos por segundo.

O movimento de um sistema oscilatório harmônico simples - quando a força restauradora é diretamente proporcional à da deslocamento e atua na direção oposta à do deslocamento - pode ser descrito usando seno e cosseno funções. Um exemplo é um peso preso a uma mola. Quando o peso está em repouso, está em equilíbrio. Se o peso for diminuído, haverá uma força de restauração líquida na massa (energia potencial). Quando é liberado, ganha impulso (energia cinética) e continua se movendo além do ponto de equilíbrio, ganhando energia potencial (força restauradora) que o levará a oscilar novamente.

• Fitzpatrick, Richard. "Oscilações e ondas: uma introdução", 2ª ed. Boca Raton: CRC Press, 2019.
• Mittal, P.K. "Oscilações, ondas e acústica." Nova Deli, Índia: I.K. Editora Internacional, 2010.