Amplitúdó vs frekvencia
Az amplitúdó és a frekvencia a periodikus mozgások két alapvető tulajdonsága. E fogalmak megfelelő megértése szükséges az olyan mozgások tanulmányozásakor, mint az egyszerű harmonikus mozgások és a csillapított harmonikus mozgások. Ebben a cikkben megvitatjuk, hogy mi a frekvencia és az amplitúdó, ezek definíciói, az amplitúdó és a frekvencia mérése és függőségei, és végül az amplitúdó és a frekvencia közötti különbség.
Frekvencia
A frekvencia az objektumok periodikus mozgásában tárgy alt fogalom. A frekvencia fogalmának megértéséhez a periodikus mozgások megfelelő megértése szükséges. Periodikus mozgásnak tekinthető minden olyan mozgás, amely meghatározott időtartamon belül ismétlődik. A Nap körül keringő bolygó periodikus mozgás. A Föld körül keringő műhold periodikus mozgás, még az egyensúlyi golyókészlet mozgása is periodikus mozgás. A legtöbb periodikus mozgás, amellyel találkozunk, körkörös, lineáris vagy félkör alakú. A periodikus mozgásnak frekvenciája van. A gyakoriság azt jelenti, hogy mennyire „gyakori” az esemény. Az egyszerűség kedvéért a frekvenciát a másodpercenkénti előfordulásoknak tekintjük. A periodikus mozgások lehetnek egyenletesek vagy nem egyenletesek. Egy egységesnek lehet egyenletes szögsebessége. Az olyan funkcióknak, mint az amplitúdómoduláció, kettős periódusuk lehet. Ezek periodikus függvények, amelyek más periodikus függvényekbe vannak beágyazva. A periodikus mozgás frekvenciájának inverze adja meg egy periódus idejét. Az egyszerű harmonikus mozgások és a csillapított harmonikus mozgások is periodikus mozgások. Ezáltal egy periodikus mozgás frekvenciája is meghatározható két hasonló előfordulás közötti időkülönbség felhasználásával. Egy egyszerű inga frekvenciája csak az inga hosszától és a kis oszcillációk gravitációs gyorsulásától függ.
Amplitúdó
Az amplitúdó szintén nagyon fontos tulajdonsága a periodikus mozgásnak. Az amplitúdó fogalmának megértéséhez meg kell érteni a harmonikus mozgások tulajdonságait. Az egyszerű harmonikus mozgás olyan mozgás, amelyben az elmozdulás és a sebesség közötti kapcsolat a=-ω2x alakot ölti, ahol „a” a gyorsulás, „x” pedig a elmozdulás. A gyorsulás és az elmozdulás párhuzamos. Ez azt jelenti, hogy a tárgyra ható nettó erő a gyorsulás irányában is van. Ez a kapcsolat olyan mozgást ír le, amelyben az objektum egy központi pont körül oszcillál. Látható, hogy amikor az elmozdulás nulla, a tárgyra ható nettó erő is nulla. Ez az oszcilláció egyensúlyi pontja. A tárgy maximális elmozdulását az egyensúlyi ponttól az oszcilláció amplitúdójaként ismerjük. Egy egyszerű harmonikus rezgés amplitúdója szigorúan a rendszer teljes mechanikai energiájától függ. Egy egyszerű rugó-tömeg rendszer esetén, ha a teljes belső energia E, az amplitúdó 2E/k, ahol k a rugó rugóállandója. Ennél az amplitúdónál a pillanatnyi sebesség nulla; ezáltal a mozgási energia is nulla. A rendszer teljes energiája potenciális energia formájában jelenik meg. Az egyensúlyi ponton a potenciális energia nulla lesz.
Mi a különbség az amplitúdó és a frekvencia között?
• Az amplitúdó szigorúan a rendszer teljes energiájától függ, míg az oszcilláció frekvenciája magának az oszcillátornak a tulajdonságaitól függ.
• Egy adott rendszernél az amplitúdó módosítható, de a frekvencia nem.
