Hareket, bir cismin yer değiştirmesi veya durum değiştirmesi olayıdır. Hareketin birçok farklı türü vardır; düzgün doğrusal hareket, düzgün dairesel hareket, sabit hızlı hareket ve basit harmonik hareket gibi. Bu makalede, özellikle esnek yay temelli olan basit harmonik hareket konusunu ele alacağız.

Basit harmonik hareketin en iyi örneği, yay ucunda yer alan herhangi bir kütleli cisimdir. Yayın ucuna asılan cisim, ağırlığından dolayı yayı uzatır. Yay, asılı olduğu cisme yukarı yönlü bir kuvvet uygular. Bu nedenle yay, cisim asıldıktan sonra bir süre aşağı ve yukarı hareket eder ve belirli bir müddet sonra durur. Bu durumda cismin ağırlığı ve yayda oluşan kuvvet dengede olur. Cisim yaydan ayrıldığında, yay ucu yukarı yönlü hareket eder. Eğer yay ucundan ayrılan cisim ağırlığı fazla olan bir cisim ise, yay daha hızlı bir yukarı hareket gösterir. Bu olay, yayın kendisini geren cisme eşit büyüklükte ve zıt yönlü bir kuvvet uygulandığını kanıtlar.

Bir yaya kuvvet uygulanıp sıkıştırma veya açma yapıldığında, yay üzerinde potansiyel enerji depo edilir. Depo edilen bu enerji, esneklik potansiyel enerjisi olarak adlandırılır. Yayda esneklik ve esneklik potansiyel enerjisi özellikleri:

Yayın ucuna bağlanmış olan cisim, sürtünmesiz bir sistemde denge noktasından biraz çekilip bırakıldığında iki eşit mesafe arasında periyodik olarak gidip gelir. Denge konumuna geri çağırıcı kuvvetlerin etkisi ile sabit iki nokta arasında periyodik olarak gidip gelen cisimlerin yaptığı hareket, basit harmonik hareket olarak tanımlanır.

Basit harmonik hareket yapan cismin denge noktasına olan maksimum uzaklığına genlik denir. Genlik, r harfi ile sembolize edilir ve birimi metredir (m).

Basit harmonik hareket yapan cismin herhangi bir an içinde denge noktasına olan uzaklığına uzanım denir. Uzanım, x harfi ile sembolize edilir. Maksimum uzanım değeri genlik ve minimum uzanım değeri sıfır olarak kabul edilir.

Basit harmonik hareket yapan cismin bir noktadan aynı anda ya da art arda iki kez geçişi arasında geçen zaman periyot olarak tanımlanır. Periyot, T harfi ile sembolize edilir.

Basit harmonik hareket yapan cismin bir saniyede yaptığı titreşim sayısına frekans denir. Frekans ve periyot arasındaki ilişki; Frekans (f) ve Periyot (T) arasındaki ilişki: f * T = 1

Yay ucuna m kütleli bir cisim bağlanıp denge noktasından r kadar çekildiğinde, iki eşit mesafe arasında basit harmonik hareket yapar. Yaydaki cisme uygulanan kuvvete geri çağırıcı kuvvet denir. Geri çağırıcı kuvvet, F = -k * x büyüklüğündedir ve buradaki "-" işareti, kuvvet ve uzanım vektörlerinin birbirine zıt yönlü olmasından kaynaklanır.

Sürtünmenin olmadığı ortamlarda yaylı sarkaçta periyot büyüklüğü, k yay sabiti ve cismin kütlesine bağlı olarak değişir. Periyot; yerçekimi ivmesi, uzanım, genlik ve cismin bulunduğu yüzeye ya da zemine bağlı değildir.

Ağırlığı önemsiz olan bir ip ucuna m kütleli bir cisim bağlandığında, denge noktasından bir x açısı kadar çekilir ve bırakılır. Bu durumda cisim, iki eşit mesafe arasında basit harmonik hareket yapar. Kurulan bu sisteme basit sarkaç sistemi denir. Cismin G ağırlığı bileşenlerine ayrılır ve Gx ve Gy bileşenleri elde edilir. Gx bileşeni yörüngeye teğet ve Gy bileşeni yörüngeye dik olan bileşendir. Gx bileşeni yörüngede geri çağırıcı kuvvet ve Gy bileşeni ise ipin gerilmesine neden olur.