ความถี่พื้นฐานเทียบกับความถี่ธรรมชาติ
ความถี่ธรรมชาติและความถี่พื้นฐานเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับคลื่นสองอย่างที่มีความสำคัญมาก ปรากฏการณ์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านต่างๆ เช่น ดนตรี เทคโนโลยีการก่อสร้าง การป้องกันภัยพิบัติ อะคูสติก และการวิเคราะห์ระบบธรรมชาติส่วนใหญ่ จำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ชัดเจนในแนวคิดเหล่านี้เพื่อที่จะเป็นเลิศในสาขาดังกล่าว ในบทความนี้ เราจะพูดถึงความถี่พื้นฐานและความถี่ธรรมชาติ คำจำกัดความ การนำไปใช้ ปรากฏการณ์ที่เชื่อมโยงกับความถี่ธรรมชาติและความถี่พื้นฐาน ความคล้ายคลึงกัน และความแตกต่างระหว่างความถี่ธรรมชาติและความถี่พื้นฐานในที่สุด
ความถี่ธรรมชาติคืออะไร
ทุกระบบมีคุณสมบัติที่เรียกว่าความถี่ธรรมชาติ ระบบจะตามความถี่นี้ หากระบบมีการสั่นเล็กน้อย ความถี่ธรรมชาติของระบบมีความสำคัญมาก เหตุการณ์เช่นแผ่นดินไหวและลมสามารถทำลายวัตถุด้วยความถี่ธรรมชาติเดียวกันกับตัวเหตุการณ์ การทำความเข้าใจและวัดความถี่ธรรมชาติของระบบเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อป้องกันภัยธรรมชาติดังกล่าว ความถี่ธรรมชาติเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสั่นพ้อง เมื่อระบบ (เช่น ลูกตุ้ม) ได้รับการแกว่งเล็กน้อย ระบบจะเริ่มแกว่ง ความถี่ที่มันแกว่งคือความถี่ธรรมชาติของระบบ ตอนนี้ลองนึกภาพแรงภายนอกเป็นระยะที่ใช้กับระบบ ความถี่ของแรงภายนอกนี้ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับความถี่ธรรมชาติของระบบ แรงนี้จะพยายามแกว่งระบบให้เข้ากับความถี่ของแรงนั้น ทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอพลังงานบางส่วนจากแรงภายนอกถูกดูดซับโดยระบบ ตอนนี้ให้เราพิจารณากรณีที่ความถี่เท่ากัน ในกรณีนี้ ลูกตุ้มจะแกว่งอย่างอิสระด้วยพลังงานสูงสุดที่ดูดซับจากแรงภายนอก นี้เรียกว่าเสียงสะท้อน ระบบต่างๆ เช่น อาคาร วงจรอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ระบบออปติคัล ระบบเสียง และแม้แต่ระบบชีวภาพก็มีความถี่ธรรมชาติ สามารถอยู่ในรูปแบบของอิมพีแดนซ์ การสั่น หรือการวางซ้อน ขึ้นอยู่กับระบบ
ความถี่พื้นฐานคืออะไร
ความถี่พื้นฐานเป็นแนวคิดที่กล่าวถึงในคลื่นนิ่ง ลองนึกภาพคลื่นที่เหมือนกันสองคลื่นซึ่งเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อคลื่นทั้งสองมาบรรจบกัน ผลลัพธ์เรียกว่าคลื่นนิ่ง สมการของคลื่นที่เคลื่อนที่ในทิศทาง +x คือ y=บาป (ωt – kx) และสมการของคลื่นที่คล้ายกันซึ่งเดินทางในทิศทาง -x คือ y=A บาป (ωt + kx) โดยหลักการของการทับซ้อน รูปคลื่นผลลัพธ์จากการทับซ้อนกันของทั้งสองคือ y=2A sin (kx) cos (ωt)นี่คือสมการของคลื่นนิ่ง 'x' คือระยะห่างจากจุดกำเนิด สำหรับค่า x ที่กำหนด ค่า 2A sin (kx) จะกลายเป็นค่าคงที่ บาป (kx) แตกต่างกันระหว่าง -1 ถึง +1 ดังนั้นแอมพลิจูดสูงสุดของระบบคือ 2A ความถี่พื้นฐานเป็นคุณสมบัติของระบบ ที่ความถี่พื้นฐาน ปลายทั้งสองของระบบจะไม่สั่น และเรียกว่าโหนด ศูนย์กลางของระบบสั่นด้วยแอมพลิจูดสูงสุด และเรียกว่าแอนติโนด
ความถี่ธรรมชาติกับความถี่พื้นฐานต่างกันอย่างไร
• ความถี่ธรรมชาติเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการสั่น แต่ความถี่พื้นฐานเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับคลื่น
• ทุกระบบมีความถี่ธรรมชาติ แต่ความถี่พื้นฐานเกิดขึ้นในบางระบบเท่านั้น
• สำหรับความถี่พื้นฐาน จำเป็นต้องมีการซ้อนทับของการเดินทางสองคลื่นที่เหมือนกัน แต่สำหรับความถี่ธรรมชาติ จำเป็นต้องมีการสั่นเพียงครั้งเดียว