De factoren die van invloed kunnen zijn op de periode van oscillatie

In de natuurkunde is een periode de hoeveelheid tijd die nodig is om één cyclus te voltooien in een oscillerend systeem zoals een slinger, een massa op een veer of een elektronisch circuit. In één cyclus beweegt het systeem van een startpositie door maximum- en minimumpunten en keert dan terug naar het begin voordat een nieuwe, identieke cyclus wordt gestart. U kunt de factoren identificeren die de oscillatieperiode beïnvloeden door de vergelijkingen te onderzoeken die de periode voor een oscillerend systeem bepalen.

De slingerende slinger

De vergelijking voor de periode (T) van een slingerende slinger is:

T=2\pi \sqrt{\frac{L}{g}}

waarbij π (pi) de wiskundige constante is, L is de lengte van de arm van de slinger en g is de versnelling van de zwaartekracht die op de slinger werkt. Het onderzoeken van de vergelijking laat zien dat de oscillatieperiode recht evenredig is met de lengte van de arm en omgekeerd evenredig met de zwaartekracht; dus een toename van de lengte van een slingerarm resulteert in een daaropvolgende toename van de oscillatieperiode bij een constante zwaartekrachtversnelling. Een afname in lengte zou dan resulteren in een afname van de periode. Voor zwaartekracht laat de inverse relatie zien dat hoe sterker de zwaartekrachtversnelling, hoe kleiner de oscillatieperiode. De periode van een slinger op aarde zou bijvoorbeeld kleiner zijn in vergelijking met een slinger van gelijke lengte op de maan.

Mis op een lente

De berekening voor de periode (T) van een veer die oscilleert met een massa (m) wordt beschreven als:

T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}

waarbij pi de wiskundige constante is, m de massa is die aan de veer is bevestigd en k de veerconstante is, die gerelateerd is aan de veer "stijfheid." De trillingsperiode is daarom recht evenredig met de massa en omgekeerd evenredig met de veer constante. Een stijvere veer met een constante massa verkort de oscillatieperiode. Door de massa te vergroten, neemt de oscillatieperiode toe. Een zware auto met veren in de vering stuitert bijvoorbeeld langzamer wanneer hij een hobbel raakt dan een lichte auto met identieke veren.

Golf

Golven zoals rimpelingen in een meer of geluidsgolven die door de lucht reizen, hebben een periode die gelijk is aan het omgekeerde van de frequentie; de formule is:

T=\frac{1}{f}

waarbij T de tijdsperiode van oscillatie is en f de frequentie van de golf is, meestal gemeten in hertz (Hz). Wanneer de frequentie van een golf toeneemt, neemt de periode af.

Elektronische oscillatoren

Een elektronische oscillator genereert een oscillerend signaal met behulp van elektronische schakelingen. Vanwege de grote verscheidenheid aan elektronische oscillatoren, zijn de factoren die de periode bepalen afhankelijk van het circuitontwerp. Sommige oscillatoren stellen bijvoorbeeld de periode in met een weerstand die is aangesloten op een condensator; de periode hangt af van de waarde van de weerstand in ohm vermenigvuldigd met de capaciteit in farads. Andere oscillatoren gebruiken een kwartskristal om de periode te bepalen; omdat kwarts zeer stabiel is, stelt het de periode van een oscillator met grote precisie in.

  • Delen
instagram viewer