Фундаментална честота срещу естествена честота
Естествената честота и основната честота са две вълнови явления, които са много важни. Тези явления са от голямо значение в области като музика, строителни технологии, предотвратяване на бедствия, акустика и по-голямата част от анализа на природните системи. Жизненоважно е да имате ясно разбиране на тези концепции, за да бъдете отлични в такива области. В тази статия ще обсъдим какво представляват основната честота и естествената честота, техните определения, приложения, явленията, свързани с естествената честота и основната честота, техните прилики и накрая разликите между естествената честота и основната честота.
Какво е естествена честота?
Всяка система има свойство, наречено естествена честота. Системата ще следва тази честота, ако системата трябва да получи малко трептене. Собствената честота на системата е много важна. Събития като земетресения и ветрове могат да причинят разрушения на обекти със същата естествена честота като самото събитие. Много е важно да се разбере и измери естествената честота на дадена система, за да се предпази от такива природни бедствия. Естествената честота е пряко свързана с резонанса. Когато дадена система (например махало) получи малко колебание, тя ще започне да се люлее. Честотата, с която се люлее, е естествената честота на системата. Сега си представете периодична външна сила, приложена към системата. Честотата на тази външна сила не е задължително да е подобна на естествената честота на системата. Тази сила ще се опита да осцилира системата до честотата на силата. Това създава неравен модел. Част от енергията от външната сила се абсорбира от системата. Сега нека разгледаме случая, когато честотите са еднакви. В този случай махалото ще се люлее свободно с максимална енергия, погълната от външната сила. Това се нарича резонанс. Системи като сгради, електронни и електрически вериги, оптични системи, звукови системи и дори биологични системи имат естествени честоти. Те могат да бъдат под формата на импеданс, трептене или суперпозиция, в зависимост от системата.
Какво е основната честота?
Основната честота е концепция, обсъждана при стоящите вълни. Представете си две еднакви вълни, които се движат в противоположни посоки. Когато тези две вълни се срещнат, резултатът се нарича стояща вълна. Уравнението на вълна, движеща се в посока +x, е y=A sin (ωt – kx), а уравнението за подобна вълна, движеща се в посока -x, е y=A sin (ωt + kx). По принципа на суперпозицията, получената форма на вълната от припокриването на тези две е y=2A sin (kx) cos (ωt). Това е уравнението на стояща вълна. „x“е разстоянието от началото; за дадена стойност x, 2A sin (kx) става константа. Sin (kx) варира между -1 и +1. Следователно максималната амплитуда на системата е 2А. Основната честота е свойство на системата. При основната честота двата края на системите не осцилират и са известни като възли. Центърът на системата осцилира с максимална амплитуда и е известен като антинод.
Каква е разликата между естествената честота и основната честота?
• Естествената честота е свойство, което се отнася до трептенията, но основната честота е свойство, което се отнася до вълните.
• Всяка система има собствена честота, но основната честота се среща само в някои от системите.
• За основната честота се изисква наслагването на противоположно движещи се две еднакви вълни, но за естествената честота е необходимо само едно трептене.
