周期性运动处处存在于物质运动状态之中,天体、粒子的自旋和公转具有周期性的,量子、粒子的周期变换运动和交换作用具有周期性的。而宏观涡旋体是指非外力作用下所产生的转动物体,如天体自旋和圆周曲线运动都是自然的,非人力或外力所为的。天体自旋与其中心速度同向侧速度变大,质量密度ρ变小,以使能密度w趋于均匀而质量具有弥漫趋势,如式
w=ρυ%26sup2;/2=k
ρ=2k/υ%26sup2;
其中k为常数。反向侧速度叠加变小,质量密度变大,以使能密度趋于均匀而质量浓缩趋势,天体由弥漫外侧趋向浓缩里侧而作曲线或圆周或弦或圈态运动。如果里外侧交换平衡,则相当于作用力等零下作的曲线或圆周或弦或圈态平动。它等价牛顿力学引力与惯性离心力平衡的解释。可以说天体无不是周期性运动,包括自旋、公转和多层次公转。
一、物体周期运动
先从机械振动入手进行分析,通常外力(用手)先把弹簧变形或单摆移位,即产生位能,解除外力(放手)后,位能逐渐转化为动能,动能最大时具有速度而持续运动,但逐渐转化为位能,形成了周期性能量变换,并保持谐振,如弹簧的动能和位能之和为
E=Ea+Eb=mυ%26sup2;/2+kχ%26sup2;/2=mυ。%26sup2;Sin%26sup2;ωt+kχ。%26sup2;Cos%26sup2;ωt
=mυ。%26sup2;/2=kχ。%26sup2;/2
υ=dχ/dt=-χ。ωSinωt=υ。Sinωt
υ。=-χ。ω代入前式,则得
ω=2πν=√(k/m)
又如单摆(用手)移位所得的位能mgh=mgι(1-Cosθ),其中ι为摆长,放手后,位能就逐渐变换为动能,动能最大值时继续动,并逐渐转化为位能,形成了位能与动能周期性变换,如
mgh=mgι(1-Cosθ)=2mgιSin%26sup2;(θ/2)≈2mgι(θ/2)%26sup2;=mgχ%26sup2;/2ι