Fundamental Frequency vs Natural Frequency
Naturlig frekvens og grundfrekvens er to bølgerelaterede fænomener, der er meget vigtige. Disse fænomener er af stor betydning inden for områder som musik, byggeteknologi, katastrofeforebyggelse, akustik og det meste af den naturlige systemanalyse. Det er afgørende at have en klar forståelse af disse begreber for at udmærke sig på sådanne områder. I denne artikel vil vi diskutere, hvad grundfrekvens og naturlig frekvens er, deres definitioner, anvendelser, fænomener forbundet med egenfrekvens og grundfrekvens, deres ligheder og endelig forskellene mellem egenfrekvens og grundfrekvens.
Hvad er naturlig frekvens?
Hvert system har en egenskab kaldet den naturlige frekvens. Systemet vil følge denne frekvens, hvis systemet skal forsynes med en lille svingning. Et systems naturlige frekvens er meget vigtig. Begivenheder som jordskælv og vind kan ødelægge genstande med samme naturlige frekvens som selve begivenheden. Det er meget vigtigt at forstå og måle et systems naturlige frekvens for at beskytte det mod sådanne naturkatastrofer. Naturlig frekvens er direkte relateret til resonans. Når et system (f.eks. et pendul) får en lille svingning, vil det begynde at svinge. Frekvensen, hvormed det svinger, er systemets naturlige frekvens. Forestil dig nu en periodisk ekstern kraft påført systemet. Frekvensen af denne ydre kraft svarer ikke nødvendigvis til systemets naturlige frekvens. Denne kraft vil forsøge at oscillere systemet til kraftens frekvens. Dette skaber et ujævnt mønster. Noget energi fra den ydre kraft absorberes af systemet. Lad os nu overveje det tilfælde, hvor frekvenserne er de samme. I dette tilfælde vil pendulet svinge frit med maksimal energi absorberet fra den ydre kraft. Dette kaldes resonans. Systemer som bygninger, elektroniske og elektriske kredsløb, optiske systemer, lydsystemer og endda biologiske systemer har naturlige frekvenser. De kan være i form af impedans, oscillation eller superposition, afhængigt af systemet.
Hvad er Fundamental Frequency?
Fundamental frekvens er et koncept, der diskuteres i stående bølger. Forestil dig to identiske bølger, som bevæger sig i modsatte retninger. Når disse to bølger mødes, kaldes resultatet en stående bølge. Ligningen for en bølge, der bevæger sig i +x-retningen, er y=A sin (ωt – kx), og ligningen for en lignende bølge, der bevæger sig i -x-retningen, er y=A sin (ωt + kx). Ved superpositionsprincippet er den resulterende bølgeform fra overlapningen af disse to y=2A sin (kx) cos (ωt). Dette er ligningen for en stående bølge. 'x' er afstanden fra oprindelsen; for en given x-værdi bliver 2A sin (kx) en konstant. Sin (kx) varierer mellem -1 og +1. Derfor er systemets maksimale amplitude 2A. Grundfrekvensen er en egenskab ved systemet. Ved grundfrekvensen oscillerer de to ender af systemerne ikke, og de er kendt som noder. Systemets centrum oscillerer med den maksimale amplitude, og det er kendt som antinode.
Hvad er forskellen mellem naturlig frekvens og grundfrekvens?
• Naturlig frekvens er en egenskab, der vedrører oscillationer, men grundfrekvens er en egenskab, der vedrører bølger.
• Hvert system har en naturlig frekvens, men grundfrekvensen forekommer kun i nogle af systemerne.
• For grundfrekvensen kræves overlejring af modsat vandring af to identiske bølger, men for naturlig frekvens kræves kun en enkelt svingning.
