Amplituda v primerjavi s frekvenco
Amplituda in frekvenca sta dve izmed osnovnih lastnosti periodičnih gibanj. Pri preučevanju gibanj, kot so preprosta harmonična gibanja in dušena harmonična gibanja, je potrebno pravilno razumevanje teh konceptov. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta frekvenca in amplituda, njunih definicijah, meritvah in odvisnostih amplitude in frekvence ter končno o razliki med amplitudo in frekvenco.
Frekvenca
Frekvenca je koncept, o katerem razpravljamo pri periodičnih gibanjih predmetov. Da bi razumeli koncept frekvence, je potrebno pravilno razumevanje periodičnih gibanj. Periodično gibanje lahko štejemo za vsako gibanje, ki se ponavlja v določenem časovnem obdobju. Planet, ki kroži okoli sonca, je periodično gibanje. Satelit, ki kroži okoli Zemlje, je periodično gibanje, tudi gibanje žoge za ravnotežje je periodično gibanje. Večina periodičnih gibanj, ki jih srečamo, je krožnih, linearnih ali polkrožnih. Periodično gibanje ima frekvenco. Pogostost pomeni, kako "pogost" je dogodek. Zaradi poenostavitve vzamemo frekvenco kot število pojavov na sekundo. Periodična gibanja so lahko enakomerna ali neenakomerna. Uniforma ima lahko enakomerno kotno hitrost. Funkcije, kot je amplitudna modulacija, imajo lahko dvojne periode. So periodične funkcije, inkapsulirane v druge periodične funkcije. Inverzna frekvenca periodičnega gibanja daje čas za periodo. Enostavna harmonična gibanja in dušena harmonična gibanja so prav tako periodična gibanja. Tako lahko frekvenco periodičnega gibanja dobimo tudi z uporabo časovne razlike med dvema podobnima pojavoma. Frekvenca preprostega nihala je odvisna samo od dolžine nihala in gravitacijskega pospeška pri majhnih nihanjih.
Amplituda
Amplituda je tudi zelo pomembna lastnost periodičnega gibanja. Da bi razumeli koncept amplitude, je treba razumeti lastnosti harmoničnih gibanj. Preprosto harmonično gibanje je gibanje, pri katerem je razmerje med premikom in hitrostjo v obliki a=-ω2x, kjer je "a" pospešek in "x" premik. Pospešek in premik sta protivzporedna. To pomeni, da je tudi skupna sila na predmet v smeri pospeška. To razmerje opisuje gibanje, pri katerem predmet niha okoli središčne točke. Vidimo lahko, da ko je premik enak nič, je tudi skupna sila na predmet enaka nič. To je ravnotežna točka nihanja. Največji odmik predmeta od ravnotežne točke je znan kot amplituda nihanja. Amplituda enostavnega harmoničnega nihanja je strogo odvisna od celotne mehanske energije sistema. Za preprost sistem vzmet – masa, če je skupna notranja energija E, je amplituda enaka 2E/k, kjer je k vzmetna konstanta vzmeti. Pri tej amplitudi je trenutna hitrost enaka nič; s tem je tudi kinetična energija enaka nič. Celotna energija sistema je v obliki potencialne energije. V ravnotežni točki potencialna energija postane nič.
Kakšna je razlika med amplitudo in frekvenco?
• Amplituda je strogo odvisna od celotne energije sistema, medtem ko je frekvenca nihanja odvisna od lastnosti samega oscilatorja.
• Za določen sistem je mogoče spremeniti amplitudo, frekvence pa ne.
