In der Physik ist eine Periode die Zeit, die benötigt wird, um einen Zyklus in einem schwingenden System wie einem Pendel, einer Masse auf einer Feder oder einer elektronischen Schaltung abzuschließen. In einem Zyklus bewegt sich das System von einer Startposition durch maximale und minimale Punkte und kehrt dann zum Anfang zurück, bevor ein neuer, identischer Zyklus beginnt. Sie können die Faktoren ermitteln, die die Schwingungsdauer beeinflussen, indem Sie die Gleichungen untersuchen, die die Schwingungsdauer für ein schwingendes System bestimmen.
Das schwingende Pendel
Die Gleichung für die Periode (T) eines schwingenden Pendels lautet:
T=2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}
wobei π (pi) die mathematische Konstante ist, L die Länge des Pendelarms und g die auf das Pendel wirkende Erdbeschleunigung ist. Die Untersuchung der Gleichung zeigt, dass die Schwingungsdauer direkt proportional zur Länge des Arms und umgekehrt proportional zur Schwerkraft ist; eine Vergrößerung der Länge eines Pendelarms führt also bei konstanter Erdbeschleunigung zu einer nachfolgenden Erhöhung der Schwingungsdauer. Eine Verkürzung der Länge würde dann zu einer Verkürzung der Periode führen. Für die Schwerkraft zeigt die umgekehrte Beziehung, dass die Schwingungsdauer umso kleiner ist, je stärker die Erdbeschleunigung ist. So wäre beispielsweise die Periode eines Pendels auf der Erde kleiner als die eines gleich langen Pendels auf dem Mond.
Masse an einer Feder
Die Berechnung für die Periode (T) einer mit einer Masse (m) schwingenden Feder wird wie folgt beschrieben:
T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}
wobei pi die mathematische Konstante ist, m die an der Feder befestigte Masse und k die Federkonstante ist, die sich auf den einer Feder bezieht "Steifheit." Die Schwingungsdauer ist also direkt proportional zur Masse und umgekehrt proportional zur Feder Konstante. Eine steifere Feder mit konstanter Masse verkürzt die Schwingungsdauer. Eine Erhöhung der Masse erhöht die Schwingungsdauer. Zum Beispiel federt ein schweres Auto mit Federn in der Aufhängung langsamer, wenn es auf eine Bodenwelle trifft, als ein leichtes Auto mit identischen Federn.
Welle
Wellen wie Wellen in einem See oder Schallwellen, die sich durch die Luft bewegen, haben eine Periode gleich dem Kehrwert der Frequenz; die formel lautet:
T=\frac{1}{f}
wobei T die Schwingungsdauer und f die Frequenz der Welle ist, die normalerweise in Hertz (Hz) gemessen wird. Wenn die Frequenz einer Welle zunimmt, nimmt ihre Periode ab.
Elektronische Oszillatoren
Ein elektronischer Oszillator erzeugt ein oszillierendes Signal unter Verwendung einer elektronischen Schaltung. Aufgrund der großen Vielfalt elektronischer Oszillatoren hängen die Faktoren, die die Periode bestimmen, vom Schaltungsdesign ab. Einige Oszillatoren stellen beispielsweise die Periode mit einem Widerstand ein, der mit einem Kondensator verbunden ist; die Periode hängt vom Widerstandswert in Ohm multipliziert mit der Kapazität in Farad ab. Andere Oszillatoren verwenden einen Quarzkristall, um die Periode zu bestimmen; Da Quarz sehr stabil ist, stellt er die Periode eines Oszillators mit großer Präzision ein.