Шта је природна фреквенција?

Природна фреквенција је брзина којом неки објект вибрира када је узнемирен (нпр. срушен, заглављен или погођен). Вибрирајући објекат може имати једну или више природних фреквенција. Једноставни хармонички осцилатори могу се користити за моделирање природне фреквенције објекта.

Кључни одвоји: природна фреквенција

У физици фреквенција је својство таласа који се састоји од низа врхова и долина. Фреквенција таласа се односи на број пута када тачка на таласу пређе фиксну референтну тачку у секунди.

Остали појмови повезани су са таласима, укључујући амплитуду. Амплитуда таласа се односи на висину тих врхова и долина, мерено од средине таласа до максималне тачке врхунца. Талас са већом амплитудом има већи интензитет. Ово има бројне практичне примене. На пример, звучни талас са већом амплитудом биће схваћен као гласнији.

Дакле, предмет који вибрира својом природном фреквенцијом имаће карактеристична фреквенција и амплитуду, између осталих својстава.

Једноставни хармонички осцилатори могу се користити за моделирање природне фреквенције објекта.

Пример једноставног хармоничног осцилатора је кугла на крају опруге. Ако овај систем није поремећен, он је у равнотежном положају - опруга се делимично испружи због тежине кугле. Примјена силе на опругу, попут повлачења лопте према доље, узроковаће да опруга почне да осцилира или иде горе-доље око свог равнотежног положаја.

Сложенији хармонички осцилатори могу се користити за описивање других ситуација, као на пример да ли се вибрације „пригуше“ успоравају услед трења. Ова врста система је више применљива у стварном свету - на пример, гитарска жица неће наставити да вибрира у недоглед после што је била закопана.

Природна фреквенција ф једноставног хармоничног осцилатора горе је дата са

ф = ω / (2π)

где је ω, угаона фреквенција, дата је √ (к / м).

Овде је к константа опруге која се одређује крутошћу опруге. Веће константе опруге одговарају чвршћим опругама.

м је маса кугле.

Гледајући једначину, видимо да:

• Лакша маса или чвршћа опруга повећавају природну фреквенцију.
• Тежа маса или мекше опруге смањују природну фреквенцију.

Природне фреквенције се разликују од присилне фреквенције, који настају применом силе на предмет специфичном брзином. Присилна фреквенција може се појавити на фреквенцији која је иста или различита од природне фреквенције.

• Када присилна фреквенција није једнака природној фреквенцији, амплитуда резултирајућег таласа је мала.
• Када је присилна фреквенција једнака природној фреквенцији, систем каже да доживљава "резонанцу": амплитуда резултирајућег таласа је велика у поређењу с другим фреквенцијама.

Дијете које сједи на љуљачки која је гурнута и потом остављена сама прво ће се њихати напријед и назад одређени број пута у одређеном временском оквиру. За то време, љуљачка се креће природном фреквенцијом.

Да би се дете слободно њихало, мора се потиснути у право време. Ова „права времена“ требало би да одговарају природној фреквенцији замаха како би доживљај љуљања имао резонанцу или дао најбољи одговор. Замах прима мало више енергије са сваким притиском.

Понекад примјена присилне фреквенције која је једнака природној фреквенцији није сигурна. То се може догодити у мостовима и другим механичким конструкцијама. Када лоше дизајниран мост доживи осцилације еквивалентне својој природној фреквенцији, он се може силовито њихати, постајући све јачи и јачи док систем добија више енергије. Документовани су бројни такви „резонантни катастрофи“.

• Ависон, Јохн. Свет физике. Друго издање, Тхомас Нелсон анд Сонс Лтд., 1989.
• Рицхмонд, Мицхаел. Пример резонанције. Роцхестер Институте оф Тецхнологи, спифф.рит.еду/цлассес/пхис312/ворксхопс/в5ц/ресонанце_екамплес.хтмл.
• Туториал: Основе вибрације. Корпорација Невпорт, ввв.невпорт.цом/т/фундаменталс-оф-вибратион.