Sådan beregnes svingningsfrekvens

Oscillation er en typeperiodisk bevægelse. En bevægelse siges at være periodisk, hvis den gentager sig efter regelmæssige tidsintervaller, ligesom bevægelsen af en symaskinnål, bevægelse af en tappegaffel og en krop ophængt fra en fjeder. Hvis en partikel bevæger sig frem og tilbage langs den samme vej, siges dens bevægelse at være oscillerende eller vibrerende, ogfrekvensaf denne bevægelse er en af ​​dens vigtigste fysiske egenskaber.

Forskydningen af ​​en partikel, der udfører en periodisk bevægelse, kan udtrykkes i form af sinus- og cosinusfunktioner. Da disse funktioner kaldes harmoniske funktioner, kaldes periodisk bevægelse også som harmonisk bevægelse.

Blandt alle typer svingninger erenkel harmonisk bevægelse(SHM) er den vigtigste type. I SHM virker en kraft af forskellig størrelse og retning på partikler. Det er vigtigt at bemærke, at SHM har vigtige anvendelser ikke kun inden for mekanik, men også inden for optik, lyd og atomfysik.

En krop siges at udføre en lineær enkel harmonisk bevægelse, hvis

1. Den bevæger sig frem og tilbage periodisk langs en lige linje.
2. Dens acceleration er altid rettet mod dens gennemsnitlige position.
3. Størrelsen af ​​dens acceleration er proportional med størrelsen af ​​dens forskydning fra middelpositionen.

Ligningen:

bruges til at definere en lineær simpel harmonisk bevægelse (SHM), hvorFer størrelsen af ​​genoprettelseskraften;xer den lille forskydning fra middelpositionen; ogKer kraften konstant. Det negative tegn angiver, at kraftens retning er modsat forskydningsretningen.

Nogle eksempler på simpel harmonisk bevægelse er bevægelsen af ​​et simpelt pendul til små gynger og en vibrerende magnet i en ensartet magnetisk induktion.

Overvej en partikel, der udfører en oscillation langs stien QOR med O som middelposition og Q og R som dens ekstreme positioner på begge sider af O. Antag, at partiklerne på et givet øjeblik af svingningen er ved P. Den afstand, som partiklen har tilbagelagt fra dens gennemsnitlige position, kaldes dens forskydning (x) dvs. OP =x​.

Forskydningen måles altid fra middelpositionen, uanset hvad der kan være udgangspunktet. For eksempel, selvom partiklen bevæger sig fra R til P, forbliver forskydningen stadigx​.

Detamplitude (EN) af svingningener defineret som den maksimale forskydning (x​_maks) af partiklen på hver side af dens gennemsnitlige position, dvs.EN= OQ = ELLER.ENtages altid som positiv, og amplituden af ​​svingningsformlen er bare størrelsen på forskydningen fra middelpositionen. Afstanden QR = 2ENkaldes kurlængden eller omfanget af svingningen eller den samlede svingning for den oscillerende partikel.

Perioden (T) af svingningen er defineret som den tid, det tager af partiklen at fuldføre en svingning. Efter tidT, passerer partiklen gennem den samme position i samme retning.

Frekvensen af ​​svingningsdefinition er simpelthen antallet af svingninger, der udføres af partiklen på et sekund.

ITsekunder fuldfører partiklen en svingning.

Derfor er antallet af svingninger i et sekund, dvs. dets frekvensf, er:

Oscillationsfrekvensen måles i cyklusser pr. Sekund eller Hertz.

Det menneskelige øre er følsomt over for frekvenser mellem 20 Hz og 20.000 Hz, og frekvenser i dette interval kaldes lyd- eller hørbare frekvenser. Frekvenserne over området for menneskelig hørelse kaldes ultralydsfrekvenser, mens de frekvenser, der er under det hørbare område, kaldes infralydsfrekvenser. Et andet meget velkendt udtryk i denne sammenhæng er "supersonisk". Hvis en krop rejser hurtigere end lydens hastighed, siges det at rejse med supersoniske hastigheder.

Frekvenser af radiobølger (en oscillerende elektromagnetisk bølge) udtrykkes i kilohertz eller megahertz, mens synligt lys har frekvenser i området hundreder af terrahertz.