Fundamentālā frekvence pret dabisko frekvenci
Dabas frekvence un pamata frekvence ir divas ar viļņiem saistītas parādības, kas ir ļoti svarīgas. Šīm parādībām ir liela nozīme tādās jomās kā mūzika, būvniecības tehnoloģijas, katastrofu novēršana, akustika un lielākā daļa dabas sistēmu analīzes. Ir ļoti svarīgi skaidri saprast šos jēdzienus, lai šādās jomās gūtu izcilību. Šajā rakstā mēs apspriedīsim, kas ir pamata frekvence un dabiskā frekvence, to definīcijas, pielietojumi, parādības, kas saistītas ar dabisko frekvenci un pamatfrekvenci, to līdzības un visbeidzot atšķirības starp dabisko frekvenci un pamatfrekvenci.
Kas ir dabiskā frekvence?
Katrai sistēmai ir īpašība, ko sauc par dabisko frekvenci. Sistēma sekos šai frekvencei, ja sistēma tiks nodrošināta ar nelielu svārstību. 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.
Kas ir pamata frekvence?
Fundamentālā frekvence ir jēdziens, ko apspriež stāvviļņos. Iedomājieties divus identiskus viļņus, kas virzās pretējos virzienos. Kad šie divi viļņi satiekas, rezultātu sauc par stāvviļņu. Viļņa, kas virzās +x virzienā, vienādojums ir y=A sin (ωt – kx), un vienādojums līdzīgam viļņam, kas virzās -x virzienā, ir y=A sin (ωt + kx). Pēc superpozīcijas principa iegūtā viļņu forma no šo divu pārklāšanās ir y=2A sin (kx) cos (ωt). Šis ir stāvošā viļņa vienādojums. “x” ir attālums no sākuma; noteiktai x vērtībai 2A sin (kx) kļūst par konstanti. Sin (kx) svārstās no -1 līdz +1. Tāpēc sistēmas maksimālā amplitūda ir 2A. Pamatfrekvence ir sistēmas īpašība. Pamatfrekvencē abi sistēmu gali nesvārstās, un tos sauc par mezgliem. Sistēmas centrs svārstās ar maksimālo amplitūdu, un to sauc par antimezglu.
Kāda ir atšķirība starp dabisko frekvenci un pamata frekvenci?
• Dabiskā frekvence ir īpašība, kas attiecas uz svārstībām, bet pamata frekvence ir īpašība, kas attiecas uz viļņiem.
• Katrai sistēmai ir dabiska frekvence, bet pamata frekvence ir tikai dažās sistēmās.
• Pamatfrekvencei ir nepieciešama divu identisku viļņu, kas pārvietojas pretēji, superpozīcija, bet dabiskajai frekvencei nepieciešama tikai viena svārstība.
