Hvordan beregne oscillasjonsfrekvens

Svingning er en typeperiodisk bevegelse. En bevegelse sies å være periodisk hvis den gjentar seg etter regelmessige intervaller, som bevegelsen av en symaskinnål, bevegelse av tappene på en stemmegaffel og et legeme hengt opp fra en fjær. Hvis en partikkel beveger seg frem og tilbake langs den samme banen, sies dens bevegelse å være oscillerende eller vibrerende, ogFrekvensav denne bevegelsen er en av dens viktigste fysiske egenskaper.

Forskyvningen av en partikkel som utfører en periodisk bevegelse kan uttrykkes i form av sinus- og cosinusfunksjoner. Ettersom disse funksjonene kalles harmoniske funksjoner, er periodisk bevegelse også kjent som harmonisk bevegelse.

Blant alle typer svingninger, erenkel harmonisk bevegelse(SHM) er den viktigste typen. I SHM virker en kraft av varierende størrelse og retning på partikkelen. Det er viktig å merke seg at SHM har viktige anvendelser, ikke bare innen mekanikk, men også innen optikk, lyd og atomfysikk.

En kropp sies å utføre en lineær enkel harmonisk bevegelse hvis

1. Den beveger seg frem og tilbake langs en rett linje.
2. Akselerasjonen er alltid rettet mot sin gjennomsnittlige posisjon.
3. Størrelsen på akselerasjonen er proporsjonal med størrelsen på forskyvningen fra middelposisjonen.

Ligningen:

brukes til å definere en lineær enkel harmonisk bevegelse (SHM), hvorFer størrelsen på gjenopprettingskraften;xer den lille forskyvningen fra middelposisjonen; ogKer kraften konstant. Det negative tegnet indikerer at kraftens retning er motsatt forskyvningsretningen.

Noen eksempler på enkel harmonisk bevegelse er bevegelsen til en enkel pendel for små svinger og en vibrerende magnet i en ensartet magnetisk induksjon.

Tenk på en partikkel som utfører en svingning langs stien QOR med O som middelposisjon og Q og R som sine ekstreme posisjoner på hver side av O. Anta at på et gitt øyeblikk av svingningen er partikkelen ved P. Avstanden som partikkelen har reist fra middelposisjonen kalles forskyvning (x) dvs. OP =x​.

Forskyvningen måles alltid fra middelposisjonen, uansett hva som kan være utgangspunktet. For eksempel, selv om partikkelen beveger seg fra R til P, forblir forskyvningen fortsattx​.

Deamplitude (EN) av svingningener definert som maksimal forskyvning (x​_maks) av partikkelen på hver side av dens middelposisjon, dvs.EN= OQ = ELLER.ENblir alltid tatt som positiv, og derfor er amplituden til svingningsformelen bare størrelsen på forskyvningen fra middelposisjonen. Avstanden QR = 2ENkalles banelengden eller omfanget av svingningen eller den totale banen til den svingende partikkelen.

Perioden (T) av oscillasjonen er definert som tiden det tar for partikkelen å fullføre en oscillasjon. Etter tidT, passerer partikkelen gjennom samme posisjon i samme retning.

Frekvensen av oscillasjonsdefinisjonen er ganske enkelt antall oscillasjoner som utføres av partikkelen på ett sekund.

ITsekunder fullfører partikkelen en svingning.

Antallet svingninger i løpet av ett sekund, dvs. frekvensenf, er:

Svingningsfrekvensen måles i sykluser per sekund eller Hertz.

Det menneskelige øret er følsomt for frekvenser som ligger mellom 20 Hz og 20 000 Hz, og frekvenser i dette området kalles lyd- eller hørbare frekvenser. Frekvensene over området for menneskelig hørsel kalles ultralydfrekvenser, mens frekvensene som er under det hørbare området kalles infralydfrekvenser. Et annet veldig kjent begrep i denne sammenhengen er "supersonisk". Hvis en kropp reiser raskere enn lydhastigheten, sies det at den reiser med supersoniske hastigheter.

Frekvenser av radiobølger (en oscillerende elektromagnetisk bølge) uttrykkes i kilohertz eller megahertz, mens synlig lys har frekvenser i området hundrevis av terrahertz.