Základní frekvence vs. přirozená frekvence
Přirozená frekvence a základní frekvence jsou dva jevy související s vlnou, které jsou velmi důležité. Tyto jevy mají velký význam v oblastech, jako je hudba, stavební technologie, prevence katastrof, akustika a většina analýzy přírodních systémů. Aby bylo možné v těchto oblastech vynikat, je nezbytné těmto pojmům jasně porozumět. V tomto článku se budeme zabývat tím, co jsou základní frekvence a vlastní frekvence, jejich definice, aplikace, jevy spojené s vlastní frekvencí a základní frekvencí, jejich podobnosti a nakonec rozdíly mezi vlastní frekvencí a základní frekvencí.
Co je to přirozená frekvence?
Každý systém má vlastnost zvanou vlastní frekvence. Systém bude následovat tuto frekvenci, pokud má být systém vybaven malým kmitáním. Přirozená frekvence systému je velmi důležitá. Události, jako jsou zemětřesení a vítr, mohou ničit objekty se stejnou přirozenou frekvencí jako událost samotná. Je velmi důležité porozumět a měřit přirozenou frekvenci systému, abychom jej ochránili před takovými přírodními katastrofami. Vlastní frekvence přímo souvisí s rezonancí. Když systém (např. kyvadlo) lehce zakmitá, začne se kývat. Frekvence, se kterou se houpe, je přirozená frekvence systému. Nyní si představte periodickou vnější sílu působící na systém. Frekvence této vnější síly nemusí být nutně podobná vlastní frekvenci systému. Tato síla se pokusí rozkmitnout systém na frekvenci síly. Vznikne tak nerovnoměrný vzor. Část energie z vnější síly je absorbována systémem. Nyní uvažujme případ, kdy jsou frekvence stejné. V tomto případě se bude kyvadlo volně kývat s maximální energií absorbovanou z vnější síly. Tomu se říká rezonance. Systémy jako budovy, elektronické a elektrické obvody, optické systémy, zvukové systémy a dokonce i biologické systémy mají přirozené frekvence. Mohou být ve formě impedance, oscilace nebo superpozice v závislosti na systému.
Co je základní frekvence?
Základní frekvence je koncept diskutovaný u stojatých vln. Představte si dvě stejné vlny, které se pohybují v opačných směrech. Když se tyto dvě vlny setkají, výsledek se nazývá stojatá vlna. Rovnice vlny pohybující se ve směru +x je y=A sin (ωt – kx) a rovnice pro podobnou vlnu pohybující se ve směru -x je y=A sin (ωt + kx). Podle principu superpozice je výsledný tvar vlny z překrytí těchto dvou y=2A sin (kx) cos (ωt). Toto je rovnice stojaté vlny. „x“je vzdálenost od počátku; pro danou hodnotu x se 2A sin (kx) stane konstantou. Sin (kx) se pohybuje mezi -1 a +1. Proto je maximální amplituda systému 2A. Základní frekvence je vlastnost systému. Na základní frekvenci dva konce systémů nekmitají a jsou známé jako uzly. Střed systému kmitá s maximální amplitudou a je známý jako antinoda.
Jaký je rozdíl mezi vlastní frekvencí a základní frekvencí?
• Vlastní frekvence je vlastnost, která se týká oscilací, ale základní frekvence je vlastnost, která se týká vln.
• Každý systém má vlastní frekvenci, ale základní frekvence se vyskytuje pouze v některých systémech.
• Pro základní frekvenci je vyžadována superpozice opačně se pohybujících dvou stejných vln, ale pro vlastní frekvenci je vyžadována pouze jediná oscilace.
