Dabiskā frekvence pret frekvenci
Svārstību biežums norāda, cik bieži notiek kāds notikums. Frekvence un dabiskā frekvence ir divi ļoti svarīgi jēdzieni, kas tiek apspriesti fizikā. Ir ļoti svarīgi pareizi izprast frekvenci un dabisko frekvenci, lai gūtu izcilību tādās jomās kā viļņi un vibrācijas, kvantu mehānika, būvniecības inženierija, mašīnbūve un dažādās citās jomās. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir frekvence un dabiskā frekvence, to definīcijas, līdzības, pielietojumi un visbeidzot atšķirība starp frekvenci un dabisko frekvenci.
Biežums
Frekvence ir jēdziens, ko apspriež objektu periodiskās kustībās. Lai saprastu frekvences jēdzienu, ir nepieciešama pareiza izpratne par periodiskām kustībām. Periodisku kustību var uzskatīt par jebkuru kustību, kas atkārtojas noteiktā laikā. Planēta, kas riņķo ap sauli, ir periodiska kustība. Satelīts, kas riņķo ap Zemi, ir periodiska kustība, un pat līdzsvara lodīšu komplekta kustība ir periodiska kustība. Lielākā daļa periodisko kustību, ar kurām mēs sastopamies, ir apļveida, lineāras vai pusapaļas. Periodiskajai kustībai ir frekvence. Biežums nozīmē, cik “bieži” notikums notiek. Vienkāršības labad mēs ņemam frekvenci kā notikumus sekundē. Periodiskas kustības var būt vienmērīgas vai nevienmērīgas. Vienmēram var būt vienmērīgs leņķiskais ātrums. Tādām funkcijām kā amplitūdas modulācija var būt divkārši. Tās ir periodiskas funkcijas, kas iekapsulētas citās periodiskajās funkcijās. Periodiskās kustības frekvences apgrieztā vērtība parāda laiku periodam. Vienkāršas harmoniskas kustības un slāpētās harmoniskās kustības arī ir periodiskas kustības. Tādējādi periodiskas kustības biežumu var iegūt arī, izmantojot laika starpību starp diviem līdzīgiem gadījumiem. Vienkārša svārsta frekvence ir atkarīga tikai no svārsta garuma un gravitācijas paātrinājuma nelielām svārstībām.
Dabiskā frekvence
Katrai sistēmai ir īpašība, ko sauc par dabisko frekvenci. Sistēma sekos šai frekvencei, ja sistēmai tiek nodrošinātas nelielas svārstības. Sistēmas dabiskā frekvence ir ļoti svarīga. Tādi notikumi kā zemestrīces un vēji var izraisīt objektu iznīcināšanu ar tādu pašu biežumu kā pats notikums. Ir ļoti svarīgi saprast un izmērīt sistēmas dabisko frekvenci, lai to pasargātu no šādām dabas katastrofām. Dabiskā frekvence ir tieši saistīta ar rezonansi. Kad sistēmai (piemēram, svārstam) tiek dota neliela svārstība, tā sāks šūpoties. Biežums, ar kādu tas šūpojas, ir sistēmas dabiskā frekvence. Tagad iedomājieties periodisku ārēju spēku, kas tiek pielietots sistēmai. Šī ārējā spēka frekvencei nav obligāti jābūt līdzīgai sistēmas dabiskajai frekvencei. Šis spēks mēģinās oscilēt sistēmu līdz spēka frekvencei. Tas rada nevienmērīgu modeli. Daļu enerģijas no ārējā spēka absorbē sistēma. Tagad aplūkosim gadījumu, kad frekvences ir vienādas. Šajā gadījumā svārsts brīvi šūpojas ar maksimālo enerģiju, kas tiek absorbēta no ārējā spēka. To sauc par rezonansi. Tādām sistēmām kā ēkas, elektroniskās un elektriskās ķēdes, optiskās sistēmas, skaņas sistēmas un pat bioloģiskās sistēmas ir dabiskas frekvences. Atkarībā no sistēmas tie var būt pretestības, svārstību vai superpozīcijas formā.
Kāda ir atšķirība starp frekvenci un dabisko frekvenci?
• Frekvence ir termins, ko parasti lieto, lai aprakstītu, cik bieži notikums notiek, savukārt dabiskā frekvence attiecas uz īpašu frekvenci noteiktai dinamiskai sistēmai.
• Sistēmas frekvencei var būt jebkura vērtība, bet dotās sistēmas dabiskā frekvence ir noteikta vērtība.
