Częstotliwość podstawowa a częstotliwość naturalna
Częstotliwość drgań własnych i częstotliwość podstawowa to dwa bardzo ważne zjawiska związane z falami. Zjawiska te mają ogromne znaczenie w takich dziedzinach jak muzyka, technologie budowlane, zapobieganie katastrofom, akustyka i większość analiz systemów przyrodniczych. Niezbędne jest jasne zrozumienie tych pojęć, aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach. W tym artykule omówimy, czym jest częstotliwość podstawowa i częstotliwość drgań własnych, ich definicje, zastosowania, zjawiska związane z częstotliwością drgań własnych i częstotliwością podstawową, ich podobieństwa i wreszcie różnice między częstotliwością naturalną a częstotliwością podstawową.
Co to jest częstotliwość naturalna?
Każdy system ma właściwość zwaną częstotliwością drgań własnych. System będzie podążał za tą częstotliwością, jeśli system ma być wyposażony w niewielkie oscylacje. Częstotliwość drgań własnych systemu jest bardzo ważna. Zdarzenia, takie jak trzęsienia ziemi i wiatry, mogą spowodować zniszczenie obiektów o tej samej częstotliwości naturalnej, co samo wydarzenie. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć i zmierzyć naturalną częstotliwość systemu w celu ochrony go przed takimi klęskami żywiołowymi. Częstotliwość drgań własnych jest bezpośrednio związana z rezonansem. Kiedy układ (np. Wahadło) zostanie poddany niewielkiej oscylacji, zacznie się kołysać. Częstotliwość, z jaką się kołysze, jest naturalną częstotliwością systemu. Teraz wyobraź sobie okresową siłę zewnętrzną działającą na system. Częstotliwość tej siły zewnętrznej niekoniecznie musi być podobna do częstotliwości drgań własnych systemu. Siła ta będzie próbowała oscylować system do częstotliwości siły. Tworzy to nierówny wzór. Część energii z siły zewnętrznej jest pochłaniana przez system. Rozważmy teraz przypadek, w którym częstotliwości są takie same. W takim przypadku wahadło będzie się swobodnie kołysać z maksymalną energią pochłoniętą z siły zewnętrznej. Nazywa się to rezonansem. Systemy takie jak budynki, obwody elektroniczne i elektryczne, systemy optyczne, systemy dźwiękowe, a nawet systemy biologiczne mają częstotliwości naturalne. Mogą mieć postać impedancji, oscylacji lub superpozycji, w zależności od systemu.wahadło będzie się swobodnie kołysać z maksymalną energią pochłoniętą z siły zewnętrznej. Nazywa się to rezonansem. Systemy takie jak budynki, obwody elektroniczne i elektryczne, systemy optyczne, systemy dźwiękowe, a nawet systemy biologiczne mają częstotliwości naturalne. Mogą mieć postać impedancji, oscylacji lub superpozycji, w zależności od systemu.wahadło będzie się swobodnie kołysać z maksymalną energią pochłoniętą z siły zewnętrznej. Nazywa się to rezonansem. Systemy takie jak budynki, obwody elektroniczne i elektryczne, systemy optyczne, systemy dźwiękowe, a nawet systemy biologiczne mają częstotliwości naturalne. Mogą mieć postać impedancji, oscylacji lub superpozycji, w zależności od systemu.
Co to jest podstawowa częstotliwość?
Częstotliwość podstawowa to pojęcie omówione w falach stojących. Wyobraź sobie dwie identyczne fale, które poruszają się w przeciwnych kierunkach. Kiedy te dwie fale spotykają się, rezultat nazywany jest falą stojącą. Równanie fali wędrującej w kierunku + x to y = A sin (ωt - kx), a równanie dla podobnej fali poruszającej się w kierunku -x to y = A sin (ωt + kx). Zgodnie z zasadą superpozycji, wypadkowy przebieg z nakładania się tych dwóch to y = 2A sin (kx) cos (ωt). To jest równanie fali stojącej. „x” oznacza odległość od początku; dla danej wartości x sin 2A (kx) staje się stałą. Sin (kx) waha się od -1 do +1. Dlatego maksymalna amplituda systemu wynosi 2A. Częstotliwość podstawowa jest właściwością systemu. Przy częstotliwości podstawowej oba końce systemów nie oscylują,i są znane jako węzły. Środek systemu oscyluje z maksymalną amplitudą i jest znany jako antywęzeł.
Jaka jest różnica między częstotliwością naturalną a częstotliwością podstawową?
• Częstotliwość drgań własnych to właściwość związana z oscylacjami, ale częstotliwość podstawowa to właściwość dotycząca fal.
• Każdy system ma częstotliwość naturalną, ale częstotliwość podstawowa występuje tylko w niektórych systemach.
• W przypadku częstotliwości podstawowej wymagana jest superpozycja dwóch identycznych fal przebiegających przeciwnie, ale w przypadku częstotliwości drgań własnych wymagana jest tylko jedna oscylacja.
