Pagrindinis dažnis vs natūralus dažnis
Natūralus dažnis ir pagrindinis dažnis yra du su bangomis susiję reiškiniai, kurie yra labai svarbūs. Šie reiškiniai turi didelę reikšmę tokiose srityse kaip muzika, statybų technologijos, nelaimių prevencija, akustika ir daugumos gamtos sistemų analizė. Labai svarbu turėti aiškų supratimą apie šias sąvokas, kad galėtume tobulėti tokiose srityse. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra pagrindinis dažnis ir natūralusis dažnis, jų apibrėžimus, pritaikymą, reiškinius, susijusius su natūraliuoju dažniu ir pagrindiniu dažniu, jų panašumus ir galiausiai skirtumus tarp natūraliojo dažnio ir pagrindinio dažnio.
Kas yra natūralusis dažnis?
Kiekviena sistema turi savybę, vadinamą natūraliu dažniu. Sistema laikysis šio dažnio, jei sistemai bus suteiktas nedidelis svyravimas. Natūralus sistemos dažnis yra labai svarbus. Įvykiai, tokie kaip žemės drebėjimai ir vėjai, gali sunaikinti objektus tokiu pat dažniu kaip ir pats įvykis. Norint apsaugoti ją nuo tokių stichinių nelaimių, labai svarbu suprasti ir išmatuoti natūralų sistemos dažnį. Natūralus dažnis yra tiesiogiai susijęs su rezonansu. Kai sistemai (pvz., švytuoklei) suteikiamas nedidelis svyravimas, ji pradės siūbuoti. Dažnis, kuriuo jis svyruoja, yra natūralus sistemos dažnis. Dabar įsivaizduokite periodinę išorinę jėgą, taikomą sistemai. Šios išorinės jėgos dažnis nebūtinai turi būti panašus į natūralų sistemos dažnį. Ši jėga bandys svyruoti sistemą pagal jėgos dažnį. Taip susidaro nelygus raštas. Dalį energijos iš išorinės jėgos sugeria sistema. Dabar panagrinėkime atvejį, kai dažniai yra vienodi. Šiuo atveju švytuoklė laisvai siūbuoja maksimalia energija, sugeriančia iš išorinės jėgos. Tai vadinama rezonansu. Tokios sistemos kaip pastatai, elektroninės ir elektros grandinės, optinės sistemos, garso sistemos ir net biologinės sistemos turi natūralius dažnius. Priklausomai nuo sistemos, jie gali būti varžos, virpesių arba superpozicijos formos.
Kas yra pagrindinis dažnis?
Fundamentalus dažnis yra sąvoka, aptariama stovinčiose bangose. Įsivaizduokite dvi identiškas bangas, kurios sklinda priešingomis kryptimis. Kai šios dvi bangos susitinka, rezultatas vadinamas stovinčia banga. Bangos, sklindančios +x kryptimi, lygtis yra y=A sin (ωt – kx), o panašios bangos, sklindančios -x kryptimi, lygtis yra y=A sin (ωt + kx). Pagal superpozicijos principą gauta bangos forma iš šių dviejų persidengimo yra y=2A sin (kx) cos (ωt). Tai stovinčios bangos lygtis. „x“yra atstumas nuo pradžios; esant nurodytai x reikšmei, 2A sin (kx) tampa konstanta. Nuodėmė (kx) svyruoja nuo -1 iki +1. Todėl didžiausia sistemos amplitudė yra 2A. Pagrindinis dažnis yra sistemos savybė. Esant pagrindiniam dažniui, du sistemų galai nesvyruoja ir yra žinomi kaip mazgai. Sistemos centras svyruoja su didžiausia amplitude ir yra žinomas kaip antimazgas.
Kuo skiriasi natūralusis ir pagrindinis dažnis?
• Natūralus dažnis yra svyravimų savybė, o pagrindinis dažnis yra bangų savybė.
• Kiekviena sistema turi natūralų dažnį, tačiau pagrindinis dažnis pasitaiko tik kai kuriose sistemose.
• Pagrindiniam dažniui reikalinga dviejų identiškų, priešingai sklindančių bangų superpozicija, tačiau natūraliam dažniui reikia tik vieno virpesio.
