Amplitudi vs taajuus
Amplitudi ja taajuus ovat kaksi jaksollisten liikkeiden perusominaisuuksia. Näiden käsitteiden oikea ymmärtäminen vaaditaan liikkeiden, kuten yksinkertaisten harmonisten liikkeiden ja vaimennettujen harmonisten liikkeiden, tutkimisessa. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä taajuus ja amplitudi ovat, niiden määritelmiä, amplitudin ja taajuuden mittauksia ja riippuvuuksia sekä lopuksi amplitudin ja taajuuden eroa.
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 tietyn ajanjakson aikana. Auringon ympäri kiertävä planeetta on jaksollinen liike. Maata kiertävä satelliitti on jaksollista liikettä, vaikka 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 on. Yksinkertaisuuden vuoksi otamme taajuuden esiintymistiheydeksi sekunnissa. Jaksottaiset liikkeet voivat olla 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.
Amplitudi
Amplitudi on myös erittäin tärkeä jaksollisen liikkeen ominaisuus. Amplitudin käsitteen ymmärtämiseksi on ymmärrettävä harmonisten liikkeiden ominaisuudet. Yksinkertainen harmoninen liike on liike, jossa siirtymän ja nopeuden välinen suhde on muotoa a=-ω2x, jossa "a" on kiihtyvyys ja "x" on siirtymä. Kiihtyvyys ja siirtymä ovat vastakkaisia. Tämä tarkoittaa, että kohteeseen kohdistuva nettovoima on myös kiihtyvyyden suunnassa. Tämä suhde kuvaa liikettä, jossa kohde värähtelee keskipisteen ympäri. Voidaan nähdä, että kun siirtymä on nolla, myös esineeseen kohdistuva nettovoima on nolla. Tämä on värähtelyn tasapainopiste. Objektin suurin siirtymä tasapainopisteestä tunnetaan värähtelyn amplitudina. Yksinkertaisen harmonisen värähtelyn amplitudi riippuu tiukasti järjestelmän mekaanisesta kokonaisenergiasta. Yksinkertaisessa jousi-massajärjestelmässä, jos sisäinen kokonaisenergia on E, amplitudi on 2E/k, missä k on jousen jousivakio. Tällä amplitudilla hetkellinen nopeus on nolla; siten myös liike-energia on nolla. Järjestelmän kokonaisenergia on potentiaalienergian muodossa. Tasapainopisteessä potentiaalienergiasta tulee nolla.
Mitä eroa on amplitudilla ja taajuudella?
• Amplitudi riippuu tiukasti järjestelmän kokonaisenergiasta, kun taas värähtelyn taajuus riippuu itse oskillaattorin ominaisuuksista.
• Tietyssä järjestelmässä amplitudia voidaan muuttaa, mutta taajuutta ei.
