Základná frekvencia vs. prirodzená frekvencia
Prirodzená frekvencia a základná frekvencia sú dva javy súvisiace s vlnami, ktoré sú veľmi dôležité. Tieto javy majú veľký význam v oblastiach ako hudba, stavebné technológie, prevencia katastrof, akustika a väčšina analýzy prírodných systémov. Aby ste v takýchto oblastiach vynikli, je nevyhnutné jasne pochopiť tieto pojmy. V tomto článku budeme diskutovať o tom, čo je základná frekvencia a prirodzená frekvencia, ich definície, aplikácie, javy spojené s prirodzenou frekvenciou a základnou frekvenciou, ich podobnosti a nakoniec rozdiely medzi prirodzenou frekvenciou a základnou frekvenciou.
Čo je prirodzená frekvencia?
Každý systém má vlastnosť nazývanú prirodzená frekvencia. Systém bude sledovať túto frekvenciu, ak má byť systém vybavený malou osciláciou. Prirodzená frekvencia systému je veľmi dôležitá. Udalosti ako zemetrasenia a vetry môžu ničiť objekty s rovnakou prirodzenou frekvenciou ako samotná udalosť. Je veľmi dôležité pochopiť a zmerať prirodzenú frekvenciu systému, aby sme ho ochránili pred takýmito prírodnými katastrofami. Prirodzená frekvencia priamo súvisí s rezonanciou. Keď systém (napr. kyvadlo) mierne zakmitne, začne sa kývať. Frekvencia, s ktorou sa kolíše, je prirodzenou frekvenciou systému. Teraz si predstavte periodickú vonkajšiu silu aplikovanú na systém. Frekvencia tejto vonkajšej sily nemusí byť nevyhnutne podobná vlastnej frekvencii systému. Táto sila sa pokúsi rozkmitať systém na frekvenciu sily. Vznikne tak nerovnomerný vzor. Časť energie z vonkajšej sily je absorbovaná systémom. Teraz uvažujme o prípade, keď sú frekvencie rovnaké. V tomto prípade sa bude kyvadlo voľne kývať s maximálnou energiou absorbovanou z vonkajšej sily. Toto sa nazýva rezonancia. Systémy ako budovy, elektronické a elektrické obvody, optické systémy, zvukové systémy a dokonca aj biologické systémy majú prirodzené frekvencie. Môžu byť vo forme impedancie, oscilácie alebo superpozície v závislosti od systému.
Čo je základná frekvencia?
Základná frekvencia je pojem diskutovaný v stojatých vlnách. Predstavte si dve rovnaké vlny, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch. Keď sa tieto dve vlny stretnú, výsledok sa nazýva stojatá vlna. Rovnica vlny pohybujúcej sa v smere +x je y=A sin (ωt – kx) a rovnica pre podobnú vlnu pohybujúcu sa v smere -x je y=A sin (ωt + kx). Podľa princípu superpozície je výsledný tvar vlny z prekrytia týchto dvoch y=2A sin (kx) cos (ωt). Toto je rovnica stojatej vlny. „x“je vzdialenosť od začiatku; pre danú hodnotu x sa 2A sin (kx) stáva konštantou. Sin (kx) sa pohybuje medzi -1 a +1. Preto je maximálna amplitúda systému 2A. Základná frekvencia je vlastnosťou systému. Pri základnej frekvencii dva konce systémov nekmitajú a sú známe ako uzly. Stred systému osciluje s maximálnou amplitúdou a je známy ako antinoda.
Aký je rozdiel medzi vlastnou frekvenciou a základnou frekvenciou?
• Vlastná frekvencia je vlastnosť, ktorá sa týka oscilácií, ale základná frekvencia je vlastnosť, ktorá sa týka vĺn.
• Každý systém má prirodzenú frekvenciu, ale základná frekvencia sa vyskytuje len v niektorých systémoch.
• Pre základnú frekvenciu sa vyžaduje superpozícia opačne sa pohybujúcich dvoch identických vĺn, ale pre prirodzenú frekvenciu je potrebná iba jediná oscilácia.
