Frecvența fundamentală versus frecvența naturală
Frecvența naturală și frecvența fundamentală sunt două fenomene legate de unde care sunt foarte importante. Aceste fenomene sunt de mare importanță în domenii precum muzica, tehnologiile de construcție, prevenirea dezastrelor, acustica și cea mai mare parte a analizei sistemelor naturale. Este vital să aveți o înțelegere clară a acestor concepte pentru a excela în astfel de domenii. În acest articol, vom discuta ce sunt frecvența fundamentală și frecvența naturală, definițiile lor, aplicațiile, fenomenele legate de frecvența naturală și frecvența fundamentală, asemănările lor și, în final, diferențele dintre frecvența naturală și frecvența fundamentală.
Ce este frecvența naturală?
Fiecare sistem are o proprietate numită frecvență naturală. Sistemul va urma această frecvență, dacă sistemul va fi prevăzut cu o mică oscilație. Frecvența naturală a unui sistem este foarte importantă. Evenimente precum cutremurele și vânturile pot distruge obiectele cu aceeași frecvență naturală ca și evenimentul în sine. Este foarte important să înțelegem și să măsurați frecvența naturală a unui sistem pentru a-l proteja de astfel de dezastre naturale. Frecvența naturală este direct legată de rezonanță. Când unui sistem (de exemplu, un pendul) primește o mică oscilație, acesta va începe să se balanseze. Frecvența cu care se balansează este frecvența naturală a sistemului. Acum imaginați-vă o forță externă periodică aplicată sistemului. Frecvența acestei forțe externe nu este neapărat similară cu frecvența naturală a sistemului. Această forță va încerca să oscileze sistemul la frecvența forței. Acest lucru creează un model neuniform. O parte din energie din forța externă este absorbită de sistem. Acum să luăm în considerare cazul în care frecvențele sunt aceleași. În acest caz, pendulul se va oscila liber cu energia maximă absorbită din forța externă. Aceasta se numește rezonanță. Sistemele precum clădirile, circuitele electronice și electrice, sistemele optice, sistemele de sunet și chiar sistemele biologice au frecvențe naturale. Ele pot fi sub formă de impedanță, oscilație sau suprapunere, în funcție de sistem.
Ce este frecvența fundamentală?
Frecvența fundamentală este un concept discutat în undele stationare. Imaginează-ți două valuri identice, care se deplasează în direcții opuse. Când aceste două valuri se întâlnesc, rezultatul se numește undă staționară. Ecuația unei unde care se deplasează în direcția +x este y=A sin (ωt – kx), iar ecuația pentru o undă similară care se deplasează în direcția -x este y=A sin (ωt + kx). Prin principiul suprapunerii, forma de undă rezultată din suprapunerea acestor două este y=2A sin (kx) cos (ωt). Aceasta este ecuația unui val staționar. ‘x’ fiind distanța de la origine; pentru o valoare dată x, 2A sin (kx) devine o constantă. Sin (kx) variază între -1 și +1. Prin urmare, amplitudinea maximă a sistemului este de 2A. Frecvența fundamentală este o proprietate a sistemului. La frecvența fundamentală, cele două capete ale sistemelor nu sunt oscilante și sunt cunoscute ca noduri. Centrul sistemului oscilează cu amplitudinea maximă și este cunoscut sub numele de antinod.
Care este diferența dintre frecvența naturală și frecvența fundamentală?
• Frecvența naturală este o proprietate care se referă la oscilații, dar frecvența fundamentală este o proprietate care se referă la unde.
• Fiecare sistem are o frecvență naturală, dar frecvența fundamentală apare doar în unele dintre sisteme.
• Pentru frecvența fundamentală, este necesară suprapunerea a două unde identice care se deplasează opus, dar pentru frecvența naturală este necesară doar o singură oscilație.
