ความถี่ธรรมชาติกับความถี่
ความถี่ของการสั่นบ่งบอกความถี่ของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ความถี่และความถี่ธรรมชาติเป็นสองแนวคิดที่สำคัญมากที่กล่าวถึงในวิชาฟิสิกส์ จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างถูกต้องเกี่ยวกับความถี่และความถี่ธรรมชาติ เพื่อให้เป็นเลิศในสาขาต่างๆ เช่น คลื่นและการสั่นสะเทือน กลศาสตร์ควอนตัม วิศวกรรมการก่อสร้าง วิศวกรรมเครื่องกล และสาขาอื่นๆ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงความถี่และความถี่ธรรมชาติ คำจำกัดความ ความคล้ายคลึง การใช้งาน และสุดท้ายคือความแตกต่างระหว่างความถี่และความถี่ธรรมชาติ
ความถี่
ความถี่เป็นแนวคิดที่กล่าวถึงการเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นระยะๆ เพื่อให้เข้าใจแนวคิดเรื่องความถี่ จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับการเคลื่อนที่เป็นระยะ การเคลื่อนไหวเป็นระยะถือได้ว่าเป็นการเคลื่อนไหวใด ๆ ที่ทำซ้ำตัวเองในเวลาที่กำหนด ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นการเคลื่อนที่เป็นระยะ ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกเป็นการเคลื่อนที่แบบคาบ และแม้แต่การเคลื่อนที่ของชุดบอลทรงตัวก็ยังเป็นการเคลื่อนที่แบบคาบ การเคลื่อนที่แบบคาบส่วนใหญ่ที่เราพบนั้นเป็นแบบวงกลม เชิงเส้น หรือครึ่งวงกลม การเคลื่อนที่เป็นระยะมีความถี่ ความถี่หมายถึงความถี่ที่เหตุการณ์เกิดขึ้น เพื่อความง่าย เราใช้ความถี่เป็นค่าที่เกิดขึ้นต่อวินาที การเคลื่อนไหวเป็นระยะสามารถเป็นได้ทั้งแบบสม่ำเสมอหรือไม่สม่ำเสมอ เครื่องแบบสามารถมีความเร็วเชิงมุมสม่ำเสมอได้ ฟังก์ชันต่างๆ เช่น การมอดูเลตแอมพลิจูดสามารถมีคาบคู่ได้ เป็นฟังก์ชันคาบที่ห่อหุ้มฟังก์ชันคาบอื่นๆ ค่าผกผันของความถี่ของการเคลื่อนที่เป็นคาบให้เวลาของคาบหนึ่งการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่ายและการเคลื่อนไหวฮาร์มอนิกแบบแดมเปอร์ก็เป็นการเคลื่อนไหวแบบเป็นระยะเช่นกัน ด้วยเหตุนี้จึงสามารถหาความถี่ของการเคลื่อนที่เป็นระยะได้โดยใช้ผลต่างของเวลาระหว่างเหตุการณ์ที่คล้ายคลึงกันสองเหตุการณ์ ความถี่ของลูกตุ้มธรรมดาจะขึ้นอยู่กับความยาวของลูกตุ้มและความเร่งโน้มถ่วงสำหรับการแกว่งน้อย
ความถี่ธรรมชาติ
ทุกระบบมีคุณสมบัติที่เรียกว่าความถี่ธรรมชาติ ระบบจะทำตามความถี่นี้ เมื่อระบบมีการสั่นเล็กน้อย ความถี่ธรรมชาติของระบบมีความสำคัญมาก เหตุการณ์เช่นแผ่นดินไหวและลมสามารถทำลายวัตถุด้วยความถี่ธรรมชาติเดียวกันกับตัวเหตุการณ์ การทำความเข้าใจและวัดความถี่ธรรมชาติของระบบเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อป้องกันภัยธรรมชาติดังกล่าว ความถี่ธรรมชาติเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสั่นพ้อง เมื่อระบบ (เช่น ลูกตุ้ม) ได้รับการแกว่งเล็กน้อย ระบบจะเริ่มแกว่ง ความถี่ที่มันแกว่งคือความถี่ธรรมชาติของระบบตอนนี้ลองนึกภาพแรงภายนอกเป็นระยะที่ใช้กับระบบ ความถี่ของแรงภายนอกนี้ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับความถี่ธรรมชาติของระบบ แรงนี้จะพยายามแกว่งระบบให้เข้ากับความถี่ของแรงนั้น ทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอ พลังงานบางส่วนจากแรงภายนอกถูกดูดซับโดยระบบ ตอนนี้ให้เราพิจารณากรณีที่ความถี่เท่ากัน ในกรณีนี้ ลูกตุ้มจะแกว่งอย่างอิสระด้วยพลังงานสูงสุดที่ดูดซับจากแรงภายนอก นี้เรียกว่าเสียงสะท้อน ระบบต่างๆ เช่น อาคาร วงจรอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ระบบออปติคัล ระบบเสียง และแม้แต่ระบบชีวภาพก็มีความถี่ธรรมชาติ สามารถอยู่ในรูปแบบของอิมพีแดนซ์ การสั่น หรือการวางซ้อน ขึ้นอยู่กับระบบ
ความถี่และความถี่ธรรมชาติต่างกันอย่างไร
• ความถี่เป็นคำที่ใช้กันทั่วไปเพื่ออธิบายความถี่ของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ในขณะที่ความถี่ธรรมชาติหมายถึงความถี่พิเศษสำหรับระบบไดนามิกที่กำหนด
• ความถี่ของระบบสามารถรับค่าใดก็ได้ แต่ความถี่ธรรมชาติของระบบที่กำหนดเป็นค่าเฉพาะ