Luonnollinen taajuus vs. taajuus
Värähdyksen taajuus ilmaisee, kuinka usein tapahtuma esiintyy. Taajuus ja luonnollinen taajuus ovat kaksi erittäin tärkeää käsitettä, joista keskustellaan fysiikassa. Taajuuden ja ominaistaajuuden asianmukainen ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voit menestyä sellaisilla aloilla kuin aallot ja värähtelyt, kvanttimekaniikka, rakennustekniikka, koneenrakennus ja monilla muilla aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä taajuus ja luonnollinen taajuus ovat, niiden määritelmät, yhtäläisyydet, sovellukset ja lopuksi taajuuden ja luonnollisen taajuuden välinen ero.
Taajuus
Taajuus on käsite, josta keskustellaan esineiden jaksollisissa liikkeissä. Taajuuden käsitteen ymmärtäminen edellyttää asianmukaista ymmärrystä jaksollisista liikkeistä. Jaksottaiseksi liikkeeksi voidaan katsoa mikä tahansa liike, joka toistuu tietyssä ajassa. Auringon ympäri kiertävä planeetta on jaksollinen liike. Maan ympäri kiertävä satelliitti on jaksollista liikettä, ja jopa tasapainopallosarjan liike on jaksollista liikettä. Suurin osa kohtaamistamme jaksollisista liikkeistä on pyöreitä, lineaarisia tai puoliympyrän muotoisia. Jaksottaisella liikkeellä on taajuus. Taajuus tarkoittaa, kuinka usein tapahtuma esiintyy. Yksinkertaisuuden vuoksi otamme taajuuden esiintymistiheydeksi sekunnissa. Jaksottaiset liikkeet voivat olla joko tasaisia tai epätasaisia. Tasaisella voi olla tasainen kulmanopeus. Funktioilla, kuten amplitudimodulaatiolla, voi olla kaksinkertainen jakso. Ne ovat jaksollisia toimintoja, jotka on kapseloitu muihin jaksollisiin funktioihin. Jaksottaisen liikkeen taajuuden käänteisluku antaa ajanjakson ajan. Yksinkertaiset harmoniset liikkeet ja vaimennetut harmoniset liikkeet ovat myös jaksollisia liikkeitä. Siten jaksollisen liikkeen taajuus voidaan saada myös käyttämällä kahden samanlaisen tapahtuman välistä aikaeroa. Yksinkertaisen heilurin taajuus riippuu vain heilurin pituudesta ja painovoimakiihtyvyydestä pienille värähtelyille.
Luonnollinen taajuus
Jokaisella järjestelmällä on ominaisuus, jota kutsutaan ominaistaajuudeksi. Järjestelmä seuraa tätä taajuutta, kun järjestelmässä on pieni värähtely. Järjestelmän luonnollinen taajuus on erittäin tärkeä. Tapahtumat, kuten maanjäristykset ja tuulet, voivat aiheuttaa tuhoa esineille samalla luonnollisella taajuudella kuin itse tapahtuma. On erittäin tärkeää ymmärtää ja mitata järjestelmän luonnollinen taajuus, jotta se voidaan suojella tällaisilta luonnonkatastrofilta. Luonnontaajuus liittyy suoraan resonanssiin. Kun järjestelmälle (esim. heilurille) annetaan pieni värähtely, se alkaa heilua. Taajuus, jolla se heilahtelee, on järjestelmän luonnollinen taajuus. Kuvittele nyt järjestelmään kohdistettu jaksoittainen ulkoinen voima. Tämän ulkoisen voiman taajuus ei välttämättä ole samanlainen kuin järjestelmän luonnollinen taajuus. Tämä voima yrittää oskilloida järjestelmää voiman taajuudelle. Tämä luo epätasaisen kuvion. Järjestelmä absorboi jonkin verran ulkoisen voiman energiaa. Tarkastellaan nyt tapausta, jossa taajuudet ovat samat. Tässä tapauksessa heiluri heiluu vapaasti suurimmalla energialla, joka absorboituu ulkoisesta voimasta. Tätä kutsutaan resonanssiksi. Järjestelmillä, kuten rakennuksilla, elektronisilla ja sähköpiireillä, optisilla järjestelmillä, äänijärjestelmillä ja jopa biologisilla järjestelmillä on luonnollisia taajuuksia. Ne voivat olla impedanssin, värähtelyn tai superpositiota järjestelmästä riippuen.
Mitä eroa on taajuudella ja luonnollisella taajuudella?
• Taajuus on termi, jota käytetään yleisesti kuvaamaan, kuinka usein tapahtuma esiintyy, kun taas luonnollinen taajuus viittaa tietyn dynaamisen järjestelmän erityiseen taajuuteen.
• Järjestelmän taajuudella voi olla mikä tahansa arvo, mutta tietyn järjestelmän luonnollinen taajuus on tietty arvo.
