Günlük hayatımızda farklı hareket türleri görürüz. Bir dönme dolabının, araba tekerinin, yay dalgalarının , saatin kollarının hareketi vs. Bu tür hareketler kendini tekrar eder ve doğada bu tür hareketler periyodiktir. Basit harmonik hareketi anlamamız için ilk olarak periyodik hareketin ne olduğunu bilmeliyiz.

Periyodik hareket, bir cismin yolunu eşit zaman aralıklarında tekrarladığı harekettir. Günlük yaşamımızda birçok periyodik hareket örneği vardır. Bir beşiğin sallanması, bir salıncağın sallanması gibi.

Parçacığın periyodik bir hareketle tekrar tekrar aynı hareketi gerçekleştirmesine salınım denir. Salınımlı hareketin en güzel örneği basit harmonik harekettir.

Basit Harmonik Hareket : Denge konumundan eşit uzaklıkta olan iki nokta arasında periyodik olarak yer değiştiren cismin hareketidir ve bu hareket iki nokta arasında eşit zaman aralıklarında tekrarlanır ve denge konumunun her iki yanında simetriktir. Cisimlerin elastik özellikleri ile ilgili olarak kuvvet ve yer değiştirme ilişkisi Robert Hooke tarafından ifade edilmiştir. Harmonik hareket, genellikle sinüs ve cosinüs fonksiyonları ile ifade edilen periyodik hareketlerdir. Basit harmonik harekette uzanımın zamanla değişimi bir sinüs eğrisidir. Ve bu yüzden basit harmonik harekete sinüzoidal hareket denir. Bir çok fiziksel sistem basit harmonik hareket gösterir; Salınan bir sarkaç, genliği ve yönü periyodik olarak değişen alternatif akım, bir ses dalgasının titreşen parçacıkları. Basit harmonik hareketle ilgili kavramımız olan titreşim, bir denge noktası etrafındaki mekanik salınımdır. Bu salınımlar, kütle-yay sistemi veya bir sarkaçın hareketi gibi periyodik olabileceği gibi rastgele de olabilir. Uzamış bir cismin tüm noktalarının kendi denge konumları çevresinde yaptıkları titreşim hareketlerinin topluca görünümüne dalga hareketi denir.

Periyodik hareket ile harmonik hareket arasında belirli farklar vardır bunlar:

Periyodik harekette, cismin yer değiştirmesi geri çağrıcı kuvvet ile aynı yönde olabilir veya olmayabilir. Ama basit harmonik harekette cismin yer değiştirmesi her zaman geri çağrıcı kuvvetin ters yönündedir. Periyodik hareket salınımlı olabilir veya olmayabilir. Basit harmonik hareket her zaman salınımlıdır. Tüm basit harmonik hareketler doğada periyodik ancak tüm periyodik hareketler basit harmonik hareketler değildir.

Doğrusal basit harmonik hareket, geri çağırıcı kuvvetinin her zaman denge pozisyonuna veya ortalama pozisyona doğru yönlendirildiği ve büyüklüğünün denge pozisyonundan yer değiştirme ile doğru orantılı olduğu bir cismin doğrusal periyodik hareketi olarak tanımlanır.

Basit Harmonik Hareket Yapan Parçacığın Önemli Özellikleri:

• Denge konumundan olan yer değiştirme, hız ve ivme zamanla sinüsel olarak değişir.
• Parçacığın ivmesi, yer değiştirme ile orantılı fakat zıt yöndedir. Tüm diğer titreşim çeşitlerinden farklı olarak bu özellik basit harmonik hareket için gerekli şarttır.
• Hareketin frekansı ve periyodu genlikten bağımsızdır.

Sönümlü harmonik hareket: Harmonik hareket yapan bir sistemin üzerine bir sürtünme kuvveti etki ederse salınımın genliği sürtünmeden dolayı zamanla küçülerek sıfır olur. Bu tür salınımlar sönümlü harmonik harekettir. Sürtünme, genellikle hava direncinden veya iç kuvvetlerden kaynaklanır. Yaya asılı olan bir kütle sıvı dolu bir kap içinde dikey bir şekilde salınımlı hareket yaptığında bu kütle sıvı içinde hareket ederken enerjisini kaybetmeye başlar ve sönümlü harmonik hareket yapar. Sönümlü hareketin denklemi ikinci Newton yasasından elde edilmiştir. Kütleye etki eden 𝐹 kuvveti, – 𝑘 şeklindeki geri çağırıcı kuvvet ile −𝑏 şeklindeki sürtünme kuvvetlerinin toplamıdır. Burada 𝑏 bir sabit olup, sıvıya özgüdür. Örnek olarak havada zıplayan bir yay üzerindeki ağırlık, uzun bir süre zıplamaya devam eder ama sonsuza kadar süremez. Metal yaydaki hava direnci ve iç direnç sonunda sistemin kinetik enerjisini azaltacak ve ağırlığı durduracaktır.

Bir ucu sabitlenmiş bir yay olduğunu varsayarak buna uygulanan bir kuvvet olmadığında, yay denge pozisyonunda olur. Eğer yayı dışarı veya içeri doğru çekersek, denge konumuna doğru yönlendirilen dize tarafından uygulanan bir kuvvet oluşur.Her durumda, yay tarafından uygulanan kuvvetin denge konumuna doğru olur. Bu kuvvete geri çağırıcı kuvvet denir. M kütleli bir cisim olsun ve kuvvet ‘f’ , cismin denge noktası 0 ve dizenin denge konumundan yer değiştirmesi ‘ x ‘ olsun. Bu nedenle, geri çağırıcı kuvvet , F = – k.x (negatif işaret, kuvvetin ters yönde olduğunu gösterir) ile verilir. Burada, k , kuvvet sabiti olarak adlandırılan sabittir. Birimi n/min S. I. sistemi ve C. G. S. sisteminde dynes / cm’dir.

M kütleli cismi A noktasına çektiğimizde cisim hız kazanır ve bu noktada yayda oldukça fazla enerji depolayabilir. 0 noktasına yani denge noktasına geri geldiğinde , oldukça fazla kinetik enerjiye ve hıza sahip olur fakat potansiyel enerjisi azalır. Fakat cismin momentumu (Momentum: Kütle ve hızın çarpılmasıyla bulunan bir değer olup cisimlerin enerjisinden ortaya çıkan bir harekettir. ) yayı bütün kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşene kadar yayı sıkıştırır. Ve sonrasında aynı şekilde süreç başlar.

Basit Harmonik Hareketi anlamamız için bazı kavramları öğrenmemiz gerekiyor örnek verecek olursak ;

Periyot : M kütleli cismin yer değiştirmesinin (X) zamana bağlı değişiminden bahsedersek ; M kütleli cisim zaman 0 iken A noktasındadır. Bu cismin A noktasından hızlanarak 0 noktasına gelmesi ve yavaşlamaya başlayarak -A noktasına gelip bütün süreci tekrar ederek A noktasına gelene kadar ki geçen zaman periyotu olacaktır. Ve periyot T harfi ile gösterilir. Yani T bütün sürecin gerçekleşmesi için geçen zamandır.

Genlik: M kütleli cismin denge konumundan veya ortalama konumundan maksimum yer değiştirmesidir. Ve genliğin yönü her zaman ortalama veya denge pozisyonundan uzaktır.

Frekans: Basit Harmonik Hareket frekansı, bir parçacığın birim zamanda gerçekleştirdiği salınımların sayısıdır. Frekansın birimi hertzdir.

Açısal hız: Birim zamanda hareketli cismin taradığı açıyı gösterir. Açı her yerde aynı olduğu için merkezden uzaklaştıkça açısal hızı değişmez.

Faz sabiti: İki veya daha fazla sayıda titreşen cisimlerin hareketlerini karşılaştırırken karşımıza çıkar. Birbirlerinden daha sonra serbest bırakılmış olan iki sarkaç yan yana salınarak basit harmonik hareket yaptıklarında sarkaç topları farklı faz sabitine sahip olurlar.

Basit Harmonik hareketin hesaplamaları yapılan deneylerde, kütle, uzunluk ve zaman gibi miktarları ölçmek için bir analog ve dijital aparat kullanılır. Hesaplamaların doğruluğunu artırmak için, zamanlamalar çoklu salınımlar üzerinden ve sonuçların birkaç ölçümünün ortalaması alınarak alınabilir. Yay sabitinin ve yerçekimi ivmesinin daha doğru ölçümlerini elde etmek için, çeşitli sarkaç uzunlukları ve kütleleri kullanılarak tekrarlanan ölçümler alınmalıdır.

Örnek olarak inceleyebileceğimiz günlük hayatta karşımıza da çıkanlardan harmonik hareketlerden biri sarkaçtır. Sarkaç bir ipin ucuna bağlı olan kütleli cisim ile oluşturulan düzenektir. Bu cisim kütle çekim kuvveti yüzünden denge konumunu korumaya meyillidir. Kütleli cisim denge konumundan alındığında yer çekimi kuvveti tarafından denge noktasına getirilmek için hızlanacaktır ve bu da denge noktasında salınıma yol açar.

Bu düzgün salınım hareketi sarkaçı zamanı ölçmek için kullanabilmemizi sağlar. Sarkaçlı saatler buna göre çalışır. İki saniye periyotlu sarkaç, her bir salınım bir saniyeye denk geldiğinden, saniye sarkacı olarak adlandırılır.Sarkaçlı saat sürtünmeden dolayı hassas değildir. Sarkaçlar, müzik alanında metronom olarak da kullanılır. Sarkaç bir matematik aleti olarak ilk defa Isaac Newton tarafından kullanılmıştır.

Günlük yaşamımızda karşımıza çıkan bir diğer örneği basit harmonik hareket olmadan işitme işlemimizin mümkün olmamasıdır. Kulaklarımıza giren ses dalgaları kulak zarına çarpıp titreşmesine neden olur ve titreşimden kaynaklanan bu bilgiyi beyne iletir, bu da sinyalleri açıkça anlayabileceğimiz seslere dönüştürür. Veya bir itme ile beşiğin ileri geri hareketi basit harmonik hareket tarafından korunur.

Bir gitar çalındığında, tellerin titreşimi insan kulağının müzik olarak duyduğu sesleri çıkarmasını sağlar. Bir gitar teli koptuğunda, gitarın ne kadar sert çaldığına bağlı olarak belirli bir mesafe hareket eder. Tel , başlangıç ​​noktasına döner ve ters yönde aynı mesafeye gider. Telin titreşim enerjisi, ses şeklinde yayılır. Titreşimlerin genliği kademeli olarak azalır. Dizenin sonunda sessiz olana kadar sesin sesi azalır.

Yaylar darbelere karşı yolculara güvenli bir sürüş sağlamak için araçların tekerleklerine takılarak kullanılıyor. Otomobil engebeli bir yola çarptığında, bu yaylar düzgün bir sürüşe yol açar.Parklardaki salıncaklar aynı zamanda basit harmonik hareketin bir örneğidir. Yüzen cisimlerde de geçerlidir. Eğer yüzen bir cisim hafifçe bastırılırsa ya da denge konumundan hafifçe yukarı kaldırılırsa, bu cisme yer değiştiren sıvının ağırlığına eşit bir geri çağırıcı kuvvet etki eder. Bu kuvvetin etkisindeki cisim basit harmonik hareket yapar.

Harmonik hareket örnek olarak alınıp yöntem olarak çeşitli sağlık uygulamalarında kullanılıp tedavi oluşturabiliyor. Harmonik hareket terapisi farklı vücut parçalarının hafifçe sallanmasını içeren bir grup manuel teknikten oluşur ve sallanan objenin iki farklı mekan arasındaki ritmik ve döngüsel hareketi olarak tanımlanır . Harmonik Hareket Terapisinin Faydaları: İnsan vücuduna uygulanan ritmik ve periyodik salınım hareketi deride bulunan reseptörleri uyararak ve dolaşımı artırarak uygulanan bölgede iyileşmeyi sağlar. Harmonik hareket terapisi eklem ve bağ dokusu hareketliliğinin korunmasını, eklemlerde kontraktür oluşumunun engellenmesini, kasın mekanik esnekliğinin korunmasını, ağrının azalmasını, yaralanma veya ameliyat sonrası iyileşme sürecinin hızlanmasını sağlar. Harmonik Hareket Terapisinin Uygulandığı Durumlar: Özellikle akut durumda olan bel-boyun ve eklem ağrıları ile birlikte diğer ortopedik hastalıklarda uygulanmaktadır ve başarı şansı akut durumlarda %80 civarındadır.

Harmonik hareket görüldüğü üzere hayatımızın her noktasında çevremizdeki cisimlerin belli şartlar altındaki hareketinden tutun insan vücudunun oluşumundaki atomların salınımlarına kadar her yerde karşımıza çıkıyor. Bunun haricinde belli bir fiziksel denklemlerle de açıklanan harmonik hareket görüldüğü gibi de sağlık ile ilgili tedavilerde de bir yöntem oluşturmuştur.