Як розрахувати частоту коливань

Коливання - це типперіодичний рух. Про рух називають періодичним, якщо він повторюється через рівні проміжки часу, як рух голки швейної машини, руху зубців камертона та корпусу, підвішеного до пружини. Якщо частинка рухається вперед-назад по одному і тому ж шляху, її рух називається коливальним або вібраційним, ачастотацього руху є однією з найважливіших фізичних характеристик.

Зміщення частинки, що виконує періодичний рух, може бути виражене через функції синуса та косинуса. Оскільки ці функції називаються гармонічними, періодичний рух також називають гармонічним рухом.

Серед усіх типів коливань,простий гармонійний рух(SHM) - найважливіший тип. У SHM на частинку діє сила різної величини та напрямку. Важливо зазначити, що SHM має важливе застосування не тільки в механіці, але і в оптиці, звуці та атомній фізиці.

Кажуть, що тіло здійснює лінійний простий гармонійний рух, якщо

1. Він періодично рухається туди-сюди по прямій.
2. Його прискорення завжди спрямоване до середнього положення.
3. Величина його прискорення пропорційна величині його зміщення із середнього положення.

Рівняння:

використовується для визначення лінійного простого гармонійного руху (SHM), деF- величина сили, що відновлює;х- невелике зміщення із середнього положення; іК- константа сили. Негативний знак вказує на те, що напрямок сили протилежний напрямку переміщення.

Деякі приклади простого гармонічного руху - це рух простого маятника для невеликих коливань та вібраційного магніту в рівномірній магнітній індукції.

Розглянемо частинку, яка здійснює коливання вздовж шляху QOR із середнім положенням O та Q і R як крайніми положеннями по обидві сторони від O. Припустимо, що в даний момент коливання частинка знаходиться в точці P. Відстань, яку пройшла частинка від її середнього положення, називається її переміщенням (х) тобто OP =х​.

Переміщення завжди вимірюється із середнього положення, яким би не було вихідним пунктом. Наприклад, навіть якщо частинка рухається від R до P, зміщення все одно залишаєтьсях​.

амплітуда (A) коливаннявизначається як максимальне переміщення (х​_макс) частинки по обидва боки від її середнього положення, тобтоA= OQ = АБО.Aзавжди приймається як додатне, і тому формула амплітуди коливань - це просто величина зміщення із середнього положення. Відстань QR = 2Aназивається довжиною шляху або ступенем коливання або загальним шляхом коливальної частинки.

Період (Т) коливання визначається як час, затрачений частинкою на завершення одного коливання. З часомТ, частинка проходить через одне і те ж положення в одному напрямку.

Визначення частоти коливань - це просто кількість коливань, здійснених частинкою за одну секунду.

ВТсекунд, частинка завершує одне коливання.

Отже, кількість коливань в одну секунду, тобто це частотаf, це:

Частота коливань вимірюється циклами в секунду або герцами.

Людське вухо чутливе до частот від 20 Гц до 20 000 Гц, і частоти в цьому діапазоні називаються звуковими або звуковими частотами. Частоти, що перевищують діапазон людського слуху, називаються ультразвуковими частотами, тоді як частоти, що перебувають нижче чутного діапазону, називаються інфразвуковими. Ще один дуже звичний термін у цьому контексті - „надзвуковий”. Якщо тіло рухається швидше, ніж швидкість звуку, кажуть, що воно рухається із надзвуковою швидкістю.

Частоти радіохвиль (коливальна електромагнітна хвиля) виражаються в кілогерцах або мегагерцах, тоді як видиме світло має частоти в межах сотень терагерц.