Amplitúda vs. frekvencia
Amplitúda a frekvencia sú dve zo základných vlastností periodických pohybov. Správne pochopenie týchto pojmov je potrebné pri štúdiu pohybov, ako sú jednoduché harmonické pohyby a tlmené harmonické pohyby. V tomto článku budeme diskutovať o tom, čo sú frekvencia a amplitúda, ich definície, meranie a závislosti amplitúdy a frekvencie a nakoniec rozdiel medzi amplitúdou a frekvenciou.
Frekvencia
Frekvencia je pojem diskutovaný pri periodických pohyboch objektov. Na pochopenie pojmu frekvencia je potrebné správne porozumieť periodickým pohybom. Periodický pohyb možno považovať za akýkoľvek pohyb, ktorý sa opakuje v určitom časovom období. Planéta obiehajúca okolo Slnka je periodický pohyb. Satelit obiehajúci okolo Zeme je periodický pohyb, dokonca aj pohyb balančnej súpravy je periodický pohyb. Väčšina periodických pohybov, s ktorými sa stretávame, je kruhová, lineárna alebo polkruhová. Periodický pohyb má frekvenciu. Frekvencia znamená, ako „častá“udalosť je. Pre jednoduchosť berieme frekvenciu ako počet výskytov za sekundu. Periodické pohyby môžu byť rovnomerné alebo nerovnomerné. Rovnomerná môže mať rovnomernú uhlovú rýchlosť. Funkcie ako amplitúdová modulácia môžu mať dvojité periódy. Sú to periodické funkcie zapuzdrené v iných periodických funkciách. Prevrátená hodnota frekvencie periodického pohybu udáva čas za periódu. Jednoduché harmonické pohyby a tlmené harmonické pohyby sú tiež periodické pohyby. Frekvencia periodického pohybu sa teda môže získať aj pomocou časového rozdielu medzi dvoma podobnými výskytmi. Frekvencia jednoduchého kyvadla závisí len od dĺžky kyvadla a gravitačného zrýchlenia pri malých kmitoch.
Amplitúda
Amplitúda je tiež veľmi dôležitou vlastnosťou periodického pohybu. Aby sme pochopili pojem amplitúdy, musíme pochopiť vlastnosti harmonických pohybov. Jednoduchý harmonický pohyb je taký pohyb, že vzťah medzi posunom a rýchlosťou má tvar a=-ω2x, kde „a“je zrýchlenie a „x“je posunutie. Zrýchlenie a posun sú antiparalelné. To znamená, že sila pôsobiaca na objekt je tiež v smere zrýchlenia. Tento vzťah popisuje pohyb, pri ktorom objekt osciluje okolo centrálneho bodu. Je možné vidieť, že keď je posunutie nulové, čistá sila pôsobiaca na objekt je tiež nulová. Toto je rovnovážny bod oscilácie. Maximálne posunutie objektu z bodu rovnováhy je známe ako amplitúda oscilácie. Amplitúda jednoduchého harmonického kmitania striktne závisí od celkovej mechanickej energie systému. Pre jednoduchý systém pružina – hmota, ak je celková vnútorná energia E, amplitúda je rovná 2E/k, kde k je konštanta pružiny pružiny. Pri tejto amplitúde je okamžitá rýchlosť nulová; tým je kinetická energia tiež nulová. Celková energia systému je vo forme potenciálnej energie. V bode rovnováhy sa potenciálna energia stáva nulovou.
Aký je rozdiel medzi amplitúdou a frekvenciou?
• Amplitúda striktne závisí od celkovej energie systému, zatiaľ čo frekvencia oscilácií závisí od vlastností samotného oscilátora.
• Pre daný systém možno amplitúdu zmeniť, ale frekvenciu nie.
