Коливання та коливання механічних систем залишаються однією з найважливіших галузей вивчення фізики. Практично кожна система коливається або вібрує вільно різними способами.
Що мають спільний океанський буй, гітара, дитина в розпалі або серцебиття? Всі вони коливаються - значить, рухаються вперед-назад між двома точками. Тіло людини саме по собі є скарбницею вібраційних явищ. Навіть атоми в нашому тілі вібрують. Кожна система, яка коливається, має щось спільне. Він передбачає силу та енергію. Ви починаєте рух, натискаючи на дитину розмахом, або ви можете збільшувати енергію атомів, що вібрують у кристалі з теплом. Так коливання створюють хвилі.
Що мають спільне коливання чи хвилі? Особливістю, з якою пов'язані такі явища, є періодичність. Зрозуміло, що невелика кількість основних принципів описує всі явища, що доводить, що вони є загальними, ніж ви могли собі уявити. Ви помітите певний візерунок або рух у кожному явищі, що повторюється знову і знову. Періодичний рух - це рух, який повторюється знову і знову через рівні проміжки часу, наприклад, такий, який демонструється гітарною струною або рух дитини вперед і назад. Час завершення одного циклу вібрацій або коливань називається періодом хвилі. Частота просто означає кількість циклів коливання, що відбуваються в секунду.
Частота хвилі просто означає кількість повних циклів або коливань, що виникають за одну секунду. Він вимірюється циклами в секунду або герц (Гц). Цикл - це одне повне коливання, і вібрація може бути поодинокою чи декількома подіями, тоді як коливання здебільшого повторюються протягом ряду циклів. Зазвичай позначається буквою "f" і виражається як:
f = 1 / T, де 'T' означає період часу, а 'f' - частоту.
Період - обернена частота і визначається як час, витрачений на один повний обхід вібрації або коливання. Він просто відноситься до часу, коли щось періодично відбувається, і вимірюється в секундах за цикл. Період часу зворотний частоті, що означає, що обидві величини обернено пропорційні одна одній. У формі рівняння період виражається як:
T = 1 / f, де 'f' - частота, а 'T' - період часу.
І термін, і періодичність пов'язані, оскільки вони демонструють певну закономірність руху, але вони значно відрізняються. Обидва пов'язані з періодичним явищем і часто плутають один одного. Період відноситься до кількості часу, яке потрібно хвилі, щоб виконати один повний цикл коливань або вібрації. Частота, навпаки, відноситься до кількості повних циклів або коливань, що відбуваються в секунду. Період - це величина, пов'язана з часом, тоді як частота пов'язана зі швидкістю. Період просто означає час, коли щось періодично відбувається, тоді як частота означає те, як часто це відбувається.
Обидві кількості обернено пропорційні одна одній. Частота виражається циклами в секунду, хвиля в секунду, коливаннями в секунду тощо і зазвичай позначається буквою "f". Період виражається в секундах за цикл. Одиниця частоти - Герц (Гц), а "Т" являє собою часовий період одного повного коливання. У математичному відношенні обидві величини взаємні. У формі рівняння частота та період виражаються як:
f = 1 / T, де f - частота, а T - період.
Він також може бути виражений як:
Т = 1 / ф
Скажімо, хвилі потрібно одна секунда, щоб коливатися вгору і вниз, а це означає, що період часу хвилі становить 1 секунду. Частота та період обернено пропорційні один одному. Оскільки в секунду відбувається лише один цикл, частота хвилі була б 1 циклом в секунду. І якби хвилі знадобилося пів секунди, щоб коливати повний цикл, період цієї хвилі становив би 0,5 секунди, а частота становила б 1 / 0,5 = 2, тобто 2 цикли в секунду. Отже, чим довший період часу, тим менша частота і навпаки.
І частота, і період часу є основними параметрами хвиль, пов'язаних між собою, але вони суттєво відрізняються за кількістю. Частота хвилі пов'язана з кількістю швидкості, тоді як період часу хвилі пов'язаний з величиною часу. Період часу стосується часу, необхідного хвилі для завершення одного повного циклу коливань або вібрації, який є зворотним для частоти. Частота відноситься до кількості коливань, що виникають за одну секунду, що є зворотним періодом часу. Частота зазвичай вимірюється в герцах (Гц), а період вимірюється в секундах. Обидва обернено пропорційні один одному, це означає, що якщо частота вища, то період нижчий, і навпаки. Частота позначається буквою 'f', а період позначається 'T'.