Основная частота и собственная частота
Собственная частота и основная частота – это два очень важных явления, связанных с волнами. Эти явления имеют большое значение в таких областях, как музыка, строительные технологии, предотвращение стихийных бедствий, акустика и большая часть анализа природных систем. Очень важно иметь четкое представление об этих концепциях, чтобы преуспеть в таких областях. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое основная частота и собственная частота, их определения, приложения, явления, связанные с собственной частотой и основной частотой, их сходства и, наконец, различия между собственной частотой и основной частотой.
Что такое собственная частота?
Каждая система имеет свойство, называемое собственной частотой. Система будет следовать этой частоте, если система должна быть снабжена небольшими колебаниями. Собственная частота системы очень важна. Такие события, как землетрясения и ветры, могут разрушать объекты с той же частотой, что и само событие. Очень важно понимать и измерять собственную частоту системы, чтобы защитить ее от таких стихийных бедствий. Собственная частота напрямую связана с резонансом. Когда системе (например, маятнику) придается небольшое колебание, она начинает раскачиваться. Частота, с которой он колеблется, является собственной частотой системы. Теперь представьте себе периодическую внешнюю силу, приложенную к системе. Частота этой внешней силы не обязательно должна быть похожа на собственную частоту системы. Эта сила будет пытаться привести систему в колебание с частотой этой силы. Это создает неравномерный рисунок. Часть энергии внешней силы поглощается системой. Теперь рассмотрим случай, когда частоты одинаковы. В этом случае маятник будет свободно качаться с максимальным поглощением энергии от внешней силы. Это называется резонанс. Такие системы, как здания, электронные и электрические схемы, оптические системы, звуковые системы и даже биологические системы, имеют собственные частоты. Они могут быть в форме импеданса, колебаний или суперпозиции, в зависимости от системы.
Что такое основная частота?
Фундаментальная частота - это понятие, обсуждаемое в стоячих волнах. Представьте себе две одинаковые волны, бегущие в противоположных направлениях. Когда эти две волны встречаются, получается стоячая волна. Уравнение волны, бегущей в направлении +x, имеет вид y=A sin (ωt – kx), а уравнение для аналогичной волны, бегущей в направлении -x, имеет вид y=A sin (ωt + kx). По принципу суперпозиции результирующая форма сигнала от перекрытия этих двух сигналов имеет вид y=2A sin (kx) cos (ωt). Это уравнение стоячей волны. «x» - расстояние от начала координат; для данного значения x 2A sin (kx) становится константой. Sin (kx) варьируется от -1 до +1. Следовательно, максимальная амплитуда системы составляет 2А. Основная частота является свойством системы. На основной частоте два конца системы не колеблются, и они известны как узлы. Центр системы колеблется с максимальной амплитудой и известен как пучность.
В чем разница между собственной частотой и основной частотой?
• Собственная частота - это свойство, относящееся к колебаниям, но основная частота - это свойство, относящееся к волнам.
• Каждая система имеет собственную частоту, но основная частота встречается только в некоторых системах.
• Для основной частоты требуется суперпозиция двух противоположно движущихся одинаковых волн, но для собственной частоты требуется только одно колебание.
