Cum se calculează frecvența oscilației

Oscilația este un tip demișcare periodică. Se spune că o mișcare este periodică dacă se repetă după intervale regulate de timp, cum ar fi mișcarea a unui ac al mașinii de cusut, mișcarea vârfurilor unui diapazon și a unui corp suspendat de un arc. Dacă o particulă se mișcă înainte și înapoi de-a lungul aceleiași căi, se spune că mișcarea ei este oscilatorie sau vibratorie, iarfrecvențăaceastă mișcare este una dintre cele mai importante caracteristici fizice ale acesteia.

Deplasarea unei particule care efectuează o mișcare periodică poate fi exprimată în termeni de funcții sinus și cosinus. Deoarece aceste funcții sunt numite funcții armonice, mișcarea periodică este cunoscută și sub numele de mișcare armonică.

Dintre toate tipurile de oscilații,mișcare armonică simplă(SHM) este cel mai important tip. În SHM, o forță de mărime și direcție variabilă acționează asupra particulelor. Este important de reținut că SHM are aplicații importante nu doar în mecanică, ci și în optică, sunet și fizică atomică.

Se spune că un corp efectuează o mișcare armonică simplă liniară dacă

1. Se deplasează periodic, de-a lungul unei linii drepte.
2. Accelerarea sa este întotdeauna îndreptată spre poziția sa medie.
3. Mărimea accelerației sale este proporțională cu magnitudinea deplasării sale din poziția medie.

Ecuația:

este utilizat pentru a defini o mișcare armonică simplă liniară (SHM), în careFeste amploarea forței de refacere;Xeste mica deplasare de la poziția medie; șiKeste forța constantă. Semnul negativ indică faptul că direcția forței este opusă direcției de deplasare.

Câteva exemple de mișcare armonică simplă sunt mișcarea unui pendul simplu pentru oscilații mici și a unui magnet vibrator într-o inducție magnetică uniformă.

Luați în considerare o particulă care efectuează o oscilație de-a lungul căii QOR cu O ca poziție medie și Q și R ca pozițiile sale extreme pe ambele părți ale O. Să presupunem că la un moment dat al oscilației, particula este la P. Distanța parcursă de particulă de la poziția sa medie se numește deplasare (X) adică OP =X​.

Deplasarea este întotdeauna măsurată din poziția medie, oricare ar fi punctul de plecare. De exemplu, chiar dacă particula se deplasează de la R la P, deplasarea rămâne în continuareX​.

amplitudine (A) a oscilațieieste definit ca deplasarea maximă (X​_max) a particulelor de ambele părți ale poziției sale medii, adicăA= OQ = SAU.Aeste întotdeauna considerat pozitiv, astfel încât amplitudinea formulei de oscilație este doar magnitudinea deplasării din poziția medie. Distanța QR = 2Ase numește lungimea sau întinderea căii oscilației sau calea totală a particulei oscilante.

Perioada (T) al oscilației este definit ca timpul luat de particulă pentru a finaliza o oscilație. Dupa timpT, particula trece prin aceeași poziție în aceeași direcție.

Frecvența definiției oscilației este pur și simplu numărul de oscilații efectuate de particulă într-o secundă.

ÎnTsecunde, particula finalizează o oscilație.

Prin urmare, numărul de oscilații într-o secundă, adică frecvența saf, este:

Frecvența de oscilație este măsurată în cicluri pe secundă sau Hertz.

Urechea umană este sensibilă la frecvențe cuprinse între 20 Hz și 20.000 Hz, iar frecvențele din acest domeniu sunt numite frecvențe sonore sau sonore. Frecvențele aflate deasupra intervalului auzului uman sunt numite frecvențe cu ultrasunete, în timp ce frecvențele care sunt sub domeniul sonor se numesc frecvențe infrasonice. Un alt termen foarte familiar în acest context este „supersonic”. Dacă un corp călătorește mai repede decât viteza sunetului, se spune că călătorește la viteze supersonice.

Frecvențele undelor radio (o undă electromagnetică oscilantă) sunt exprimate în kilohertz sau megahertz, în timp ce lumina vizibilă are frecvențe cuprinse între sute de terrahertz.