Amplituda vs. frekvence
Amplituda a frekvence jsou dvě základní vlastnosti periodických pohybů. Správné pochopení těchto pojmů je vyžadováno při studiu pohybů, jako jsou jednoduché harmonické pohyby a tlumené harmonické pohyby. V tomto článku probereme, co jsou frekvence a amplituda, jejich definice, měření a závislosti amplitudy a frekvence a nakonec rozdíl mezi amplitudou a frekvencí.
Frekvence
Frekvence je koncept diskutovaný v periodických pohybech objektů. Abychom porozuměli pojmu frekvence, je zapotřebí správné pochopení periodických pohybů. Periodický pohyb lze považovat za jakýkoli pohyb, který se opakuje v určitém časovém úseku. Planeta obíhající kolem Slunce je periodický pohyb. Družice obíhající kolem Země je periodický pohyb, dokonce i pohyb balanční koule je periodický pohyb. Většina periodických pohybů, se kterými se setkáváme, je kruhová, lineární nebo půlkruhová. Periodický pohyb má frekvenci. Frekvence znamená, jak „častá“událost je. Pro jednoduchost bereme frekvenci jako počet výskytů za sekundu. Periodické pohyby mohou být rovnoměrné nebo nerovnoměrné. Uniforma může mít rovnoměrnou úhlovou rychlost. Funkce jako amplitudová modulace mohou mít dvojité periody. Jsou to periodické funkce zapouzdřené v jiných periodických funkcích. Převrácená hodnota frekvence periodického pohybu udává čas za periodu. Jednoduché harmonické pohyby a tlumené harmonické pohyby jsou také periodické pohyby. Tím lze také získat frekvenci periodického pohybu pomocí časového rozdílu mezi dvěma podobnými jevy. Frekvence jednoduchého kyvadla závisí pouze na délce kyvadla a gravitačním zrychlení u malých kmitů.
Amplituda
Amplituda je také velmi důležitou vlastností periodického pohybu. Abychom pochopili pojem amplitudy, je třeba porozumět vlastnostem harmonických pohybů. Jednoduchý harmonický pohyb je takový pohyb, že vztah mezi výchylkou a rychlostí má tvar a=-ω2x, kde „a“je zrychlení a „x“je přemístění. Zrychlení a posun jsou antiparalelní. To znamená, že čistá síla působící na objekt je také ve směru zrychlení. Tento vztah popisuje pohyb, kdy objekt kmitá kolem centrálního bodu. Je vidět, že když je posunutí nulové, čistá síla působící na objekt je také nulová. Toto je rovnovážný bod oscilace. Maximální posunutí objektu z rovnovážného bodu je známé jako amplituda oscilace. Amplituda jednoduchého harmonického kmitání striktně závisí na celkové mechanické energii systému. Pro jednoduchou soustavu pružina – hmota, je-li celková vnitřní energie E, je amplituda rovna 2E/k, kde k je konstanta pružiny pružiny. Při této amplitudě je okamžitá rychlost nulová; tím je také kinetická energie nulová. Celková energie systému je ve formě potenciální energie. V rovnovážném bodě se potenciální energie stane nulovou.
Jaký je rozdíl mezi amplitudou a frekvencí?
• Amplituda striktně závisí na celkové energii systému, zatímco frekvence oscilace závisí na vlastnostech samotného oscilátoru.
• U daného systému lze změnit amplitudu, ale nikoli frekvenci.
