Ero perustaajuuden ja luonnollisen taajuuden välillä

Perustaso vs. luonnollinen taajuus
 

Luonnollinen taajuus ja perustaajuus ovat kaksi aaltoon liittyvää ilmiötä, jotka ovat erittäin tärkeitä. Näillä ilmiöillä on suuri merkitys sellaisilla aloilla kuin musiikki, rakennustekniikat, katastrofien ehkäisy, akustiikka ja suurin osa luonnollisen järjestelmän analyysistä. On välttämätöntä, että näistä käsitteistä on selkeä ymmärrys, jotta voimme menestyä näillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitkä ovat perustaajuus ja luonnollinen taajuus, niiden määritelmät, sovellukset, luonnolliseen taajuuteen ja perustaajuuteen liittyvät ilmiöt, niiden yhtäläisyydet ja lopuksi luonnollisen ja perustaajuuden väliset erot.

Mikä on luonnollinen taajuus?

Jokaisella järjestelmällä on omaisuus, jota kutsutaan luonnolliseksi taajuudeksi. Järjestelmä seuraa tätä taajuutta, jos järjestelmää on tarkoitus tuottaa pienellä värähtelyllä. Järjestelmän luonnollinen taajuus on erittäin tärkeä. Tapahtumat, kuten maanjäristykset ja tuulet, voivat tuhota esineitä, joilla on sama luonnollinen taajuus kuin itse tapahtumalla. On erittäin tärkeää ymmärtää ja mitata järjestelmän luonnollinen taajuus suojaamaan sitä tällaisilta luonnonkatastrofeilta. Luonnollinen taajuus liittyy suoraan resonanssiin. Kun järjestelmälle (esimerkiksi heilurille) annetaan pieni värähtely, se alkaa heilahtaa. Taajuus, jolla se heilahtelee, on järjestelmän luonnollinen taajuus. Kuvittele nyt järjestelmään kohdistuva määräaikainen ulkoinen voima. Tämän ulkoisen voiman taajuus ei välttämättä ole samanlainen kuin järjestelmän luonnollinen taajuus. Tämä voima yrittää heilauttaa järjestelmää voiman taajuuteen. Tämä luo epätasaisen kuvion. Järjestelmä absorboi jonkin verran ulkoisen voiman energiaa. Tarkastellaan nyt tapausta, jossa taajuudet ovat samat. Tässä tapauksessa heiluri heilahtaa vapaasti ulkoisella voimalla absorboituneen enimmäisenergian avulla. Tätä kutsutaan resonanssiksi. Järjestelmillä kuten rakennuksilla, elektronisilla ja sähköisillä piireillä, optisilla järjestelmillä, äänijärjestelmillä ja jopa biologisilla järjestelmillä on luonnolliset taajuudet. Ne voivat olla impedanssin, värähtelyn tai superposition muodossa järjestelmästä riippuen.

Mikä on perustaajuus?

Perustaajuus on käsite, joka käsitellään seisovissa aalloissa. Kuvittele kaksi identtistä aaltoa, jotka kulkevat vastakkaisiin suuntiin. Kun nämä kaksi aaltoa kohtaavat, tulosta kutsutaan seisovaksi aaltoksi. + X-suuntaan kulkevan aallon yhtälö on y = A sin (ωt - kx), ja yhtälö -x-suunnassa kulkevalle samanlaiselle aallolle on y = A sin (ωt + kx). Superpositioperiaatteella tuloksena oleva aaltomuoto näiden kahden päällekkäisyydestä on y = 2A sin (kx) cos (ωt). Tämä on seisovaallon yhtälö. 'x' on etäisyys alkuperästä; tietylle x -arvolle 2A-sin (kx) muuttuu vakiona. Sin (kx) vaihtelee välillä -1 ja +1. Siksi järjestelmän suurin amplitudi on 2A. Perustaajuus on järjestelmän ominaisuus. Perustaajuudella järjestelmien kaksi päätä eivät värähtele, ja ne tunnetaan solmuina. Järjestelmän keskipiste värähtelee suurimmalla amplitudilla, ja sitä kutsutaan antinoodiksi.