Sisu
Võnkumine on teatud tüüpi perioodiline liikumine. Liikumist peetakse perioodiliseks, kui see kordub korrapäraste ajavahemike järel, nagu õmblusmasina nõela liikumine, häälestamishargi käppade liikumine ja vedrust riputatud keha. Kui osake liigub sama rada mööda edasi-tagasi, siis öeldakse, et selle liikumine on võnkuv või vibreeriv ja sagedus selle liikumise üks olulisemaid füüsilisi omadusi.
Perioodilist liikumist teostava osakese nihkumist saab väljendada siinuse ja koosinusfunktsioonide abil. Kuna neid funktsioone nimetatakse harmoonilisteks funktsioonideks, nimetatakse perioodilist liikumist ka harmooniliseks liikumiseks.
Mis on lihtne harmooniline liikumine?
Kõigi tüüpi võnkumiste hulgas on lihtne harmooniline liikumine (SHM) on kõige olulisem tüüp. SHM-is mõjub osakesele erineva suuruse ja suunaga jõud. Oluline on märkida, et SHM-il on olulisi rakendusi mitte ainult mehaanikas, vaid ka optikas, heli- ja aatomifüüsikas.
Väidetavalt viib keha läbi sirgjoonelist lihtsat harmoonilist liikumist, kui
Võrrand F = –Kx tähistab lineaarset lihtsat harmoonilist liikumist (SHM), kus F on taastava jõu suurus; x on väike nihkumine keskmisest positsioonist; ja K on jõu konstant. Negatiivne märk näitab, et jõu suund on nihke suunaga vastupidine.
Mõned näited lihtsast harmoonilisest liikumisest on lihtsa pendli liikumine väikeste kiikede jaoks ja vibreeriv magnet ühtlases magnetilises induktsioonis.
Mis on võnkeamplituud?
Mõelge osakesele, mis teeb võnkumist piki rada QOR, kus O on keskmise positsioonina ning Q ja R on selle äärmuslikud positsioonid mõlemal pool O. Oletagem, et antud võnkehetkel on osake osakese P juures. osakese keskmist positsiooni nimetatakse selle nihkeks (x) s.o OP = x.
Nihet mõõdetakse alati keskmisest positsioonist, olenemata lähtepunktist. Näiteks isegi siis, kui osake liigub R-st P-ni, jääb nihe ikkagi alles x.
amplituud (A) on määratletud kui maksimaalne nihe (xmax) osakese keskmisest positsioonist mõlemal küljel, st A = OQ = VÕI. A võetakse alati positiivsena ja seega on võnkevalemi amplituud just keskmise positsiooni nihke suurus. Kauguseks QR = 2_A_ nimetatakse võnketee pikkust või võnke ulatust või võnkuva osakese kogurada.
Võnkesageduse valem
Periood (T) ostsillatsiooni defineeritakse kui aega, mille osake võtab ühe võnkumise lõpuleviimiseks. Pärast aega T, osake läbib sama positsiooni samas suunas.
Võnkesageduse määratlus on osakese poolt sekundis sooritatud võnkumiste arv.
Sisse T sekundit, lõpetab osake ühe võnke.
Seetõttu on võnkumiste arv ühes sekundis, st selle sagedus f, on:
f = frac {1} {T}Võnkesagedust mõõdetakse tsüklites sekundis või hertsides.
Võnkesageduse tüüp
Inimese kõrv on tundlik sageduste vahel, mis jäävad vahemikku 20 Hz - 20 000 Hz, ja selle vahemiku sagedusi nimetatakse helisignaalideks või helisignaalideks. Inimese kuulmisvahemikust kõrgemaid sagedusi nimetatakse ultraheli sagedusteks, sagedusi, mis jäävad alla kuulmisvahemiku, nimetatakse infrahelisagedusteks. Veel üks väga tuttav termin selles kontekstis on “ülehelikiirused”. Kui keha liigub heli kiirusest kiiremini, siis öeldakse, et see liigub ülehelikiirusel.
Raadiolainete (võnkuva elektromagnetilise laine) sagedusi väljendatakse kilohertsides või megahertsides, samas kui nähtava valguse sagedused on vahemikus sadades terrahertsides.