Różnica między amplitudą a częstotliwością

Amplituda a częstotliwość

Amplituda i częstotliwość to dwie podstawowe właściwości ruchów okresowych. Właściwe zrozumienie tych pojęć jest wymagane w badaniu ruchów, takich jak proste ruchy harmoniczne i tłumione ruchy harmoniczne. W tym artykule omówimy częstotliwość i amplitudę, ich definicje, pomiar i zależności amplitudy i częstotliwości, a na koniec różnicę między amplitudą i częstotliwością.

Częstotliwość

Częstotliwość to pojęcie omawiane w okresowych ruchach obiektów. Aby zrozumieć pojęcie częstotliwości, konieczne jest właściwe zrozumienie ruchów okresowych. Ruch okresowy można uznać za każdy ruch, który powtarza się w ustalonym czasie. Planeta obracająca się wokół Słońca to ruch okresowy. Satelita krążący wokół Ziemi jest ruchem okresowym, nawet ruch zestawu kulek równoważących jest ruchem okresowym. Większość ruchów okresowych, które napotykamy, są kołowe, liniowe lub półkoliste. Okresowy ruch ma częstotliwość. Częstotliwość oznacza, jak „częste” jest zdarzenie. Dla uproszczenia bierzemy częstotliwość jako liczbę wystąpień na sekundę. Okresowe ruchy mogą być jednolite lub nierównomierne. Mundur może mieć jednolitą prędkość kątową. Funkcje takie jak modulacja amplitudy mogą mieć podwójne okresy. Są to funkcje okresowe zamknięte w innych funkcjach okresowych. Odwrotność częstotliwości ruchu okresowego daje czas na okres. Proste ruchy harmoniczne i tłumione ruchy harmoniczne są również ruchami okresowymi. W ten sposób częstotliwość okresowego ruchu można również uzyskać z wykorzystaniem różnicy czasu między dwoma podobnymi zdarzeniami. Częstotliwość prostego wahadła zależy tylko od długości wahadła i przyspieszenia grawitacyjnego dla małych oscylacji.

Amplituda

Amplituda jest również bardzo ważną właściwością ruchu okresowego. Aby zrozumieć pojęcie amplitudy, należy zrozumieć właściwości ruchów harmonicznych. Prosty ruch harmoniczny jest ruchem takim, że związek między przemieszczeniem a prędkością przyjmuje postać a = -ω²⁾x gdzie „a” oznacza przyspieszenie, a „x” oznacza przemieszczenie. Przyspieszenie i przemieszczenie są antyrównoległe. Oznacza to, że siła netto na przedmiot jest również skierowana w kierunku przyspieszenia. Zależność ta opisuje ruch, w którym obiekt oscyluje wokół centralnego punktu. Można zauważyć, że gdy przemieszczenie wynosi zero, siła netto na obiekcie również wynosi zero. Jest to punkt równowagi oscylacji. Maksymalne przemieszczenie obiektu od punktu równowagi jest znane jako amplituda oscylacji. Amplituda prostej oscylacji harmonicznej ściśle zależy od całkowitej energii mechanicznej układu. W przypadku prostego układu sprężyna - masa, jeżeli całkowita energia wewnętrzna wynosi E, amplituda jest równa 2E / k, gdzie k jest stałą sprężyny sprężyny. Przy tej amplitudzie chwilowa prędkość wynosi zero; tym samym energia kinetyczna jest również zerowa. Całkowita energia układu ma postać energii potencjalnej. W punkcie równowagi energia potencjalna staje się zerowa.