Perustaajuus vs luonnollinen taajuus
Luonnollinen taajuus ja perustaajuus ovat kaksi a altoon liittyvää ilmiötä, jotka ovat erittäin tärkeitä. Näillä ilmiöillä on suuri merkitys muun muassa musiikissa, rakennustekniikassa, katastrofien ehkäisyssä, akustiikassa ja suurimmassa osassa luonnonsysteemianalyysiä. Näiden käsitteiden selkeä ymmärtäminen on elintärkeää, jotta voit menestyä näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella perustaajuuden ja perustaajuuden eroista, niiden määritelmistä, sovelluksista, ominaistaajuuteen ja perustaajuuteen liittyvistä ilmiöistä, niiden yhtäläisyyksistä ja lopuksi eroista ominaistaajuuden ja perustaajuuden välillä.
Mikä on luonnollinen taajuus?
Jokaisella järjestelmällä on ominaisuus, jota kutsutaan ominaistaajuudeksi. Järjestelmä seuraa tätä taajuutta, jos järjestelmään halutaan antaa 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.
Mikä on perustaajuus?
Perustaajuus on käsite, josta keskustellaan seisovissa aalloissa. Kuvittele kaksi identtistä a altoa, jotka kulkevat vastakkaisiin suuntiin. Kun nämä kaksi a altoa kohtaavat, tulosta kutsutaan seisovaksi aalloksi. +x-suunnassa kulkevan aallon yhtälö on y=A sin (ωt – kx), ja samanlaisen -x-suunnassa kulkevan aallon yhtälö on y=A sin (ωt + kx). Superpositioperiaatteen mukaan näiden kahden päällekkäisyydestä saatu a altomuoto on y=2A sin (kx) cos (ωt). Tämä on seisovan aallon yhtälö. 'x' on etäisyys origosta; tietylle x-arvolle 2A sin (kx) muuttuu vakioksi. Sin (kx) vaihtelee välillä -1 ja +1. Siksi järjestelmän suurin amplitudi on 2A. Perustaajuus on järjestelmän ominaisuus. Perustaajuudella järjestelmien kaksi päätä eivät värähtele, ja niitä kutsutaan solmuiksi. Järjestelmän keskipiste värähtelee suurimmalla amplitudilla, ja sitä kutsutaan antisolmuksi.
Mitä eroa on ominaistaajuudella ja perustaajuudella?
• Luonnontaajuus on ominaisuus, joka koskee värähtelyjä, mutta perustaajuus on ominaisuus, joka koskee a altoja.
• Jokaisella järjestelmällä on luonnollinen taajuus, mutta perustaajuus esiintyy vain joissakin järjestelmissä.
• Perustaajuudelle vaaditaan vastakkaisesti kulkevien kahden identtisen aallon superpositio, mutta ominaistaajuudella tarvitaan vain yksi värähtely.
