Amplitude versus frekvens
Amplitude og frekvens er to af de grundlæggende egenskaber ved periodiske bevægelser. En korrekt forståelse af disse begreber kræves i studiet af bevægelser såsom enkle harmoniske bevægelser og dæmpede harmoniske bevægelser. I denne artikel skal vi diskutere, hvad frekvens og amplitude er, deres definitioner, måling og afhængighed 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 korrekt forståelse af periodiske bevægelser. En periodisk bevægelse kan betragtes som enhver bevægelse, der gentager sig selv i en fast tidsperiode. En planet, der drejer sig om solen, er en periodisk bevægelse. En satellit, der kredser rundt om jorden, er en periodisk bevægelse, selv bevægelsen af et balancekuglesæt er en periodisk bevægelse. De fleste af de periodiske bevægelser, vi støder på, er cirkulære, lineære eller halvcirkelformede. En periodisk bevægelse har en frekvens. Frekvensen betyder, hvor”hyppig” begivenheden er. For enkelheds skyld tager vi frekvensen som forekomster pr. Sekund. Periodiske bevægelser kan enten være ensartede eller ikke-ensartede. En uniform kan have en ensartet vinkelhastighed. Funktioner som 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. Enkle harmoniske bevægelser og dæmpede harmoniske bevægelser er også periodiske bevægelser. Dermed kan frekvensen af en periodisk bevægelse også opnås ved anvendelse af tidsforskellen mellem to lignende forekomster. Hyppigheden af et simpelt pendul afhænger kun af pendulets længde og tyngdeacceleration for små svingninger. Hyppigheden af et simpelt pendul afhænger kun af pendulets længde og tyngdeacceleration for små svingninger. Hyppigheden af et simpelt pendul afhænger kun af pendulets længde og tyngdeacceleration for små svingninger.
Amplitude
Amplitude er også en meget vigtig egenskab ved en periodisk bevægelse. For at forstå begrebet amplitude skal egenskaberne ved harmoniske bevægelser forstås. En simpel harmonisk bevægelse er en bevægelse således, at forholdet mellem forskydning og hastighed har form af a = -ω 2x hvor "a" er accelerationen og "x" er forskydningen. Accelerationen og forskydningen er antiparallel. Dette betyder, at nettokraften på objektet også er i retning af accelerationen. Dette forhold beskriver en bevægelse, hvor objektet svinger omkring et centralt punkt. Det kan ses, at når forskydningen er nul, er nettokraften på objektet også nul. Dette er ligevægtspunktet for svingningen. Objektets maksimale forskydning fra ligevægtspunktet er kendt som svingningens amplitude. Amplituden af en simpel harmonisk svingning afhænger strengt af systemets samlede mekaniske energi. For et simpelt fjedermassesystem, hvis den samlede interne energi er E, er amplitude lig med 2E / k, hvor k er fjederkonstanten for fjederen. Ved denne 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 en svingningsfrekvens afhænger af selve oscillatorens egenskaber.
• For et givet system kan amplituden ændres, men frekvensen ikke.
