Alapfrekvencia kontra természetes frekvencia
A természetes frekvencia és az alapfrekvencia két hullámfüggő jelenség, amelyek nagyon fontosak. Ezek a jelenségek nagy jelentőséggel bírnak olyan területeken, mint a zene, az építési technológiák, a katasztrófavédelem, az akusztika és a legtöbb természeti rendszerelemzés. Létfontosságú, hogy világosan megértsük ezeket a fogalmakat annak érdekében, hogy ezeken a területeken kitűnjünk. Ebben a cikkben megvitatjuk, hogy mi az alapfrekvencia és a sajátfrekvencia, ezek definíciói, alkalmazásai, a sajátfrekvenciához és az alapfrekvenciához kapcsolódó jelenségek, ezek hasonlóságai és végül a sajátfrekvencia és az alapfrekvencia közötti különbségek.
Mi a természetes frekvencia?
Minden rendszer rendelkezik egy sajátfrekvenciának nevezett tulajdonsággal. A rendszer ezt a frekvenciát fogja követni, ha a rendszert kis oszcillációval kell ellátni. Egy rendszer természetes frekvenciája nagyon fontos. Az olyan események, mint a földrengések és a szél, ugyanolyan természetes gyakorisággal pusztíthatnak tárgyakat, mint maga az esemény. Nagyon fontos megérteni és mérni egy rendszer természetes frekvenciáját, hogy megvédjük az ilyen természeti katasztrófáktól. A természetes frekvencia közvetlenül összefügg a rezonanciával. Amikor egy rendszer (pl. egy inga) kis oszcillációt kap, az elkezd lendülni. Az ingás frekvenciája a rendszer természetes frekvenciája. Most képzeljünk el egy periodikus külső erőt a rendszerre. Ennek a külső erőnek a frekvenciája nem feltétlenül hasonló a rendszer sajátfrekvenciájához. Ez az erő megpróbálja a rendszert az erő frekvenciájára oszcillálni. Ez egyenetlen mintát hoz létre. A külső erőből származó energia egy részét a rendszer elnyeli. Most nézzük meg azt az esetet, amikor a frekvenciák azonosak. Ebben az esetben az inga szabadon leng, a külső erőből maximálisan elnyelt energiával. Ezt rezonanciának hívják. Az olyan rendszerek, mint az épületek, az elektronikus és elektromos áramkörök, az optikai rendszerek, a hangrendszerek és még a biológiai rendszerek is rendelkeznek saját frekvenciával. A rendszertől függően lehetnek impedancia, oszcilláció vagy szuperpozíció formájában.
Mi az alapvető frekvencia?
Az alapfrekvencia az állóhullámokban tárgy alt fogalom. Képzeljünk el két azonos hullámot, amelyek ellentétes irányban haladnak. Amikor ez a két hullám találkozik, az eredményt állóhullámnak nevezzük. A +x irányban haladó hullám egyenlete y=A sin (ωt – kx), egy hasonló hullám -x irányban haladó egyenlete pedig y=A sin (ωt + kx). A szuperpozíció elve alapján e kettő átfedéséből eredő hullámforma y=2A sin (kx) cos (ωt). Ez az állóhullám egyenlete. „x” az origótól való távolság; adott x érték esetén a 2A sin (kx) állandóvá válik. Sin (kx) -1 és +1 között változik. Ezért a rendszer maximális amplitúdója 2A. Az alapfrekvencia a rendszer sajátossága. Az alapfrekvencián a rendszerek két vége nem oszcillál, ezeket csomópontoknak nevezzük. A rendszer középpontja a maximális amplitúdóval oszcillál, és ez az antinódus néven ismert.
Mi a különbség a sajátfrekvencia és az alapfrekvencia között?
• A természetes frekvencia egy olyan tulajdonság, amely a rezgésekre vonatkozik, az alapfrekvencia azonban a hullámokra vonatkozik.
• Minden rendszernek van saját frekvenciája, de az alapfrekvencia csak néhány rendszerben fordul elő.
• Az alapfrekvenciához ellentétes irányú két azonos hullám szuperpozíciója szükséges, a sajátfrekvenciához viszont csak egyetlen rezgés szükséges.
