Amplitude vs Frequency
Amplitude og frekvens er to af de grundlæggende egenskaber ved periodiske bevægelser. En ordentlig forståelse af disse begreber er påkrævet i studiet af bevægelser såsom simple harmoniske bevægelser og dæmpede harmoniske bevægelser. I denne artikel vil vi diskutere, hvad frekvens og amplitude er, deres definitioner, målingen og afhængighederne af amplitude og frekvens, og endelig forskellen mellem amplitude og frekvens.
Frekvens
Frekvens er et begreb, der diskuteres i periodiske bevægelser af objekter. For at forstå begrebet frekvens kræves en ordentlig forståelse af periodiske bevægelser. En periodisk bevægelse kan betragtes som enhver bevægelse, der gentager sig i en fast tidsperiode. En planet, der kredser om solen, er en periodisk bevægelse. En satellit, der kredser om jorden, er en periodisk bevægelse, selv bevægelsen af et balancekuglesæt er en periodisk bevægelse. De fleste af de periodiske bevægelser, vi møder, er cirkulære, lineære eller halvcirkulære. En periodisk bevægelse har en frekvens. Hyppigheden betyder, hvor "hyppig" begivenheden er. For nemheds skyld tager vi frekvensen som forekomsterne pr. sekund. Periodiske bevægelser kan enten være ensartede eller uensartede. En uniform kan have en ensartet vinkelhastighed. Funktioner såsom amplitudemodulation kan have dobbelte perioder. De er periodiske funktioner indkapslet i andre periodiske funktioner. Det omvendte af frekvensen af den periodiske bevægelse giver tiden for en periode. Simple harmoniske bevægelser og dæmpede harmoniske bevægelser er også periodiske bevægelser. Derved kan frekvensen af en periodisk bevægelse også opnås ved hjælp af tidsforskellen mellem to lignende hændelser. Hyppigheden af et simpelt pendul afhænger kun af længden af pendulet og tyngdeaccelerationen for små svingninger.
Amplitude
Amplitude er også en meget vigtig egenskab ved en periodisk bevægelse. For at forstå begrebet amplitude skal egenskaberne af harmoniske bevægelser forstås. En simpel harmonisk bevægelse er en bevægelse sådan, at forholdet mellem forskydningen og hastigheden har form af a=-ω2x hvor "a" er accelerationen og "x" er forskydning. Accelerationen og forskydningen er antiparallelle. Det betyder, at nettokraften på objektet også er på accelerationsretningen. Dette forhold beskriver en bevægelse, hvor objektet svinger omkring et centr alt punkt. Det kan ses, at når forskydningen er nul, er nettokraften på objektet også nul. Dette er ligevægtspunktet for oscillationen. Den maksimale forskydning af objektet fra ligevægtspunktet er kendt som amplituden af oscillationen. Amplituden af en simpel harmonisk oscillation afhænger strengt af systemets samlede mekaniske energi. For et simpelt fjeder-massesystem, hvis den samlede indre energi er E, er amplituden lig med 2E/k, hvor k er fjederkonstanten. Ved den amplitude er den øjeblikkelige hastighed nul; derved er den kinetiske energi også nul. Systemets samlede energi er i form af potentiel energi. Ved ligevægtspunktet bliver den potentielle energi nul.
Hvad er forskellen mellem amplitude og frekvens?
• Amplitude afhænger strengt af systemets samlede energi, hvorimod frekvensen af en oscillation afhænger af oscillatorens egenskaber.
• For et givet system kan amplituden ændres, men frekvensen kan ikke.
