Sisältö
- Mikä on yksinkertainen harmoninen liike?
- Mikä on värähtelyamplitudi?
- Kaavio värähtelytaajuudesta
- Värähtelytaajuuden tyyppi
Värähtely on eräänlainen jaksollinen liike. Liikkeen sanotaan olevan jaksollinen, jos se toistuu säännöllisten aikavälien jälkeen, kuten ompelukoneen neulan liike, virityshaarukan kärkien liike ja jousesta ripustetun rungon. Jos hiukkanen liikkuu edestakaisin samalla polulla, sen liikkeen sanotaan olevan värähtelevää tai värähtelevää ja taajuus Tämä liike on yksi sen tärkeimmistä fyysisistä ominaisuuksista.
Jaksollista liikettä suorittavan hiukkasen siirtymä voidaan ilmaista sini- ja kosinitoiminnoilla. Koska näitä toimintoja kutsutaan harmonisiksi funktioiksi, ajoittaista liikettä kutsutaan myös harmoniseksi liikkeeksi.
Mikä on yksinkertainen harmoninen liike?
Kaikista värähtelytyypeistä seuraa yksinkertainen harmoninen liike (SHM) on tärkein tyyppi. SHM: ssä vaihtelevan suuruuden ja suunnan voima vaikuttaa hiukkasiin. On tärkeää huomata, että SHM: llä on tärkeitä sovelluksia paitsi mekaniikassa myös optiikassa, ääni- ja atomifysiikassa.
Kehon sanotaan suorittavan lineaarisen yksinkertaisen harmonisen liikkeen, jos
Yhtälö F = –kx käytetään määrittelemään lineaarinen yksinkertainen harmoninen liike (SHM), jossa F on palauttavan voiman suuruus; x on pieni siirtymä keskiasennosta; ja K on voimavakio. Negatiivinen merkki osoittaa, että voiman suunta on vastakkainen siirtosuuntaan nähden.
Joitakin esimerkkejä yksinkertaisesta harmonisesta liikkeestä ovat yksinkertaisen heilurin liike pieniä heilahteita varten ja värisevä magneetti tasaisessa magneettisen induktion yhteydessä.
Mikä on värähtelyamplitudi?
Tarkastellaan hiukkasta, joka suorittaa värähtelyä tiellä QOR, jossa O on keskimääräinen sijainti ja Q ja R äärimmäisissä paikoissaan O: n molemmilla puolilla. Oletetaan, että tietyllä värähtelyhetkellä partikkeli on P: ssä. hiukkasia sen keskiasennosta kutsutaan sen siirtymäksi (x) eli OP = x.
Siirtymä mitataan aina keskiasennosta riippumatta siitä, mikä voi olla lähtökohta. Esimerkiksi, vaikka partikkeli kulkee R: stä P: iin, siirtymä pysyy edelleen x.
amplitudi () värähtelyn on määritelty suurimmaksi siirtymäksi (xmax) hiukkasen keskipisteen molemmin puolin, ts. = OQ = TAI. otetaan aina positiivisena, ja siten värähtelykaavan amplitudi on vain siirtymän suuruus keskimääräisestä sijainnista. Etäisyyttä QR = 2_A_ kutsutaan värähtelyn reitin pituudeksi tai laajuudeksi tai värähtelevän hiukkasen kokonaispoluksi.
Kaavio värähtelytaajuudesta
Ajanjakso (T) värähtelyä määritetään ajanjaksona, jonka hiukkanen vie yhden värähtelyn loppuunsaattamiseen. Ajan jälkeen T, hiukkanen kulkee saman aseman läpi samaan suuntaan.
Värähtelytaajuuden määritelmä on yksinkertaisesti partikkelin suorittamien värähtelyjen lukumäärä sekunnissa.
Sisään T sekunnissa, hiukkanen suorittaa yhden värähtelyn.
Siksi värähtelyjen lukumäärä sekunnissa, ts. Sen taajuus f, on:
f = frac {1} {T}Värähtelytaajuus mitataan sykleinä sekunnissa tai hertseinä.
Värähtelytaajuuden tyyppi
Ihmisen korva on herkkä taajuuksille, jotka sijaitsevat välillä 20 Hz - 20 000 Hz, ja tämän alueen taajuuksia kutsutaan ääni- tai kuulotaajuuksiksi. Ihmisen kuulon alueen yläpuolella olevia taajuuksia kutsutaan ultraäänitaajuuksiksi, kun taas kuultavan alueen alapuolella olevia taajuuksia kutsutaan infraäänitaajuuksiksi. Toinen erittäin tuttu termi tässä con on "yliääninen". Jos ruumis kulkee äänenopeutta nopeammin, sen sanotaan liikkuvan yliäänen nopeudella.
Radioaaltojen (värähtelevän sähkömagneettisen aallon) taajuudet ilmaistaan kilohertseinä tai megahertseinä, kun taas näkyvän valon taajuudet ovat satojen terahertsien välillä.