Kuidas arvutada võnkesagedust

Võnkumine on teatud tüüpiperioodiline liikumine. Liikumist peetakse perioodiliseks, kui see kordub regulaarsete ajavahemike järel, nagu liikumine õmblusmasina nõela, häälestuskahvli harude liikumine ja vedrust riputatud keha. Kui osake liigub sama rada edasi-tagasi, öeldakse, et selle liikumine on võnkuv või vibreeriv ningsagedusselle liikumise üks olulisemaid füüsilisi omadusi.

Perioodilist liikumist sooritava osakese nihet saab väljendada siinus- ja koosinusfunktsioonidena. Kuna neid funktsioone nimetatakse harmoonilisteks funktsioonideks, on perioodiline liikumine tuntud ka kui harmooniline liikumine.

Igat liiki võnkumiste hulgas onlihtne harmooniline liikumine(SHM) on kõige olulisem tüüp. SHM-is toimib osakese suhtes erineva suuruse ja suunaga jõud. Oluline on märkida, et SHM-il on olulisi rakendusi mitte ainult mehaanikas, vaid ka optikas, helis ja aatomifüüsikas.

Väidetavalt teostab keha lineaarset lihtsat harmoonilist liikumist, kui

1. See liigub edasi-tagasi perioodiliselt mööda sirget joont.
2. Selle kiirendus on alati suunatud keskmise positsiooni poole.
3. Selle kiirenduse suurus on proportsionaalne selle nihke suurusega keskmisest asendist.

Võrrand:

kasutatakse lineaarse lihtsa harmoonilise liikumise (SHM) määratlemiseks, kusFon taastava jõu suurus;xon väike nihe keskmisest asendist; jaKon jõu konstant. Negatiivne märk näitab, et jõu suund on vastupidine nihke suunale.

Mõned lihtsa harmoonilise liikumise näited on lihtsa pendli liikumine väikeste kiikude jaoks ja vibreeriv magnet ühtlases magnetinduktsioonis.

Vaatleme osakest, mis teostab võnkumist mööda teed QOR, O-ga keskmiseks positsiooniks ning Q ja R-i äärmisteks positsioonideks mõlemal pool O-d. Oletame, et antud võnkehetkel on osake P-s. Osakese läbitud kaugust keskmisest asendist nimetatakse selle nihkeks (x) st OP =x​.

Nihet mõõdetakse alati keskmisest asendist, olenemata sellest, mis võib olla alguspunkt. Näiteks, isegi kui osake liigub R-st P-ni, jääb nihe ikkagi püsimax​.

Theamplituud (A) võnkumiseston määratletud kui maksimaalne veeväljasurve (x​_max) osakese keskmises asendis mõlemal küljel, stA= OQ = VÕI.Avõetakse alati positiivseks ja seega on võnkevalemi amplituud vaid keskmise nihke suurus. Vahemaa QR = 2Animetatakse võnkuvate osakeste raja pikkuseks või võnkumise ulatuseks või kogu teeks.

Periood (T) võnkumine on määratletud kui aeg, mis osakestel kulub ühe võnkumise lõpuleviimiseks. Pärast aegaT, läbib osake sama positsiooni samas suunas.

Võnkumiste määratlemise sagedus on lihtsalt osakese ühes sekundis sooritatud võnkumiste arv.

SisseTsekundi jooksul lõpetab osake ühe võnke.

Seetõttu on võnkumiste arv ühes sekundis, st selle sagedusf, on:

Võnkesagedust mõõdetakse tsüklitena sekundis ehk hertsides.

Inimese kõrv on tundlik sageduste vahel, mis jäävad vahemikku 20 Hz kuni 20 000 Hz, ja selle vahemiku sagedusi nimetatakse helilisteks või kuuldavateks sagedusteks. Inimese kuulmisulatuse ületavaid sagedusi nimetatakse ultraheli sagedusteks, samas kui sagedusi, mis jäävad kuuldavale, nimetatakse infrahelikiiruseks. Teine väga tuttav termin selles kontekstis on „ülehelikiirus”. Kui keha sõidab kiiremini kui helikiirus, siis öeldakse, et see liigub ülehelikiirusel.

Raadiolainete (võnkuv elektromagnetlaine) sagedused on väljendatud kilohertsides või megahertsides, nähtava valguse sagedused jäävad aga sadade terrahertside piiresse.