Հիմնական հաճախականություն ընդդեմ բնական հաճախականության
Բնական հաճախականությունը և հիմնական հաճախականությունը երկու ալիքի հետ կապված երևույթներ են, որոնք շատ կարևոր են: Այս երևույթները մեծ նշանակություն ունեն այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են երաժշտությունը, շինարարական տեխնոլոգիաները, աղետների կանխարգելումը, ակուստիկան և բնական համակարգերի վերլուծության մեծ մասը: Նման ոլորտներում գերազանցելու համար այս հասկացությունների հստակ ըմբռնումը կենսական նշանակություն ունի: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե որոնք են հիմնական հաճախականությունը և բնական հաճախականությունը, դրանց սահմանումները, կիրառությունները, բնական հաճախականության և հիմնական հաճախականության հետ կապված երևույթները, դրանց նմանությունները և վերջապես բնական հաճախականության և հիմնական հաճախականության տարբերությունները:
Ի՞նչ է բնական հաճախականությունը:
Յուրաքանչյուր համակարգ ունի մի հատկություն, որը կոչվում է բնական հաճախականություն: Համակարգը կհետևի այս հաճախականությանը, եթե համակարգը պետք է ապահովվի փոքր տատանումով: Համակարգի բնական հաճախականությունը շատ կարևոր է: Իրադարձությունները, ինչպիսիք են երկրաշարժերը և քամիները, կարող են ոչնչացնել օբյեկտների վրա նույն բնական հաճախականությամբ, ինչ իրադարձությունը: Շատ կարևոր է հասկանալ և չափել համակարգի բնական հաճախականությունը՝ այն նման բնական աղետներից պաշտպանելու համար: Բնական հաճախականությունը անմիջականորեն կապված է ռեզոնանսի հետ։ Երբ համակարգին (օրինակ՝ ճոճանակին) տրվում է փոքր տատանում, այն կսկսի ճոճվել: Հաճախականությունը, որով այն ճոճվում է, համակարգի բնական հաճախականությունն է: Հիմա պատկերացրեք համակարգի վրա կիրառվող պարբերական արտաքին ուժ: Այս արտաքին ուժի հաճախականությունը պարտադիր չէ, որ նման լինի համակարգի բնական հաճախականությանը: Այս ուժը կփորձի համակարգը տատանել ուժի հաճախականությանը: Սա ստեղծում է անհավասար օրինակ:Արտաքին ուժի որոշ էներգիա կլանում է համակարգը: Այժմ դիտարկենք այն դեպքը, երբ հաճախականությունները նույնն են: Այս դեպքում ճոճանակն ազատորեն ճոճվելու է արտաքին ուժից կլանված առավելագույն էներգիայով։ Սա կոչվում է ռեզոնանս: Համակարգերը, ինչպիսիք են շենքերը, էլեկտրոնային և էլեկտրական սխեմաները, օպտիկական համակարգերը, ձայնային համակարգերը և նույնիսկ կենսաբանական համակարգերը, ունեն բնական հաճախականություններ: Դրանք կարող են լինել դիմադրության, տատանումների կամ սուպերպոզիցիայի տեսքով՝ կախված համակարգից:
Ի՞նչ է հիմնական հաճախականությունը:
Հիմնական հաճախականությունը հայեցակարգ է, որը քննարկվում է կանգնած ալիքներում: Պատկերացրեք երկու միանման ալիքներ, որոնք շարժվում են հակառակ ուղղություններով։ Երբ այս երկու ալիքները հանդիպում են, արդյունքը կոչվում է կանգնած ալիք: +x ուղղությամբ ընթացող ալիքի հավասարումը y=A sin (ωt – kx), իսկ նույնատիպ ալիքի հավասարումը, որը շարժվում է -x ուղղությամբ՝ y=A sin (ωt + kx): Սուպերպոզիցիայի սկզբունքով այս երկուսի համընկնումից ստացվող ալիքի ձևը y=2A sin (kx) cos (ωt):Սա կանգնած ալիքի հավասարումն է։ «x»-ը ծագման հեռավորությունն է. տրված x արժեքի համար 2A sin (kx) դառնում է հաստատուն: Sin (kx) տատանվում է -1-ի և +1-ի միջև: Հետեւաբար, համակարգի առավելագույն ամպլիտուդը 2 Ա է: Հիմնական հաճախականությունը համակարգի հատկությունն է: Հիմնական հաճախականության դեպքում համակարգերի երկու ծայրերը չեն տատանվում, և դրանք հայտնի են որպես հանգույցներ: Համակարգի կենտրոնը տատանվում է առավելագույն ամպլիտուդով, և այն հայտնի է որպես հակահանգույց։
Ո՞րն է տարբերությունը բնական հաճախականության և հիմնարար հաճախականության միջև:
• Բնական հաճախականությունը հատկություն է, որը վերաբերում է տատանումներին, բայց հիմնարար հաճախականությունը հատկություն է, որը վերաբերում է ալիքներին:
• Յուրաքանչյուր համակարգ ունի բնական հաճախականություն, սակայն հիմնական հաճախականությունը տեղի է ունենում միայն որոշ համակարգերում:
• Հիմնական հաճախականության համար պահանջվում է հակառակ ընթացող երկու միանման ալիքների սուպերպոզիցիա, իսկ բնական հաճախականության համար պահանջվում է միայն մեկ տատանում:
