فرکانس طبیعی در مقابل فرکانس
فرکانس یک نوسان نشان می دهد که یک رویداد چقدر تکرار می شود. فرکانس و فرکانس طبیعی دو مفهوم بسیار مهمی هستند که در فیزیک مورد بحث قرار می گیرند. داشتن درک مناسب در فرکانس و فرکانس طبیعی برای برتری در زمینه هایی مانند امواج و ارتعاشات، مکانیک کوانتومی، مهندسی ساخت و ساز، مهندسی مکانیک و زمینه های مختلف حیاتی است. در این مقاله قصد داریم به چیستی فرکانس و فرکانس طبیعی، تعاریف، شباهت ها، کاربردها و در نهایت تفاوت فرکانس و فرکانس طبیعی بپردازیم.
فرکانس
فرکانس مفهومی است که در حرکات تناوبی اجسام مورد بحث قرار می گیرد. برای درک مفهوم فرکانس، درک صحیح حرکات تناوبی مورد نیاز است. حرکت تناوبی را می توان هر حرکتی دانست که در زمان معینی تکرار می شود. سیاره ای که به دور خورشید می چرخد یک حرکت تناوبی است. ماهواره ای که به دور زمین می چرخد یک حرکت تناوبی است و حتی حرکت یک مجموعه توپ تعادل یک حرکت تناوبی است. بیشتر حرکات تناوبی که با آنها مواجه می شویم دایره ای، خطی یا نیمه دایره ای هستند. حرکت تناوبی فرکانس دارد. فرکانس به این معنی است که رویداد چقدر "تکرار" رخ می دهد. برای سادگی، فرکانس را به عنوان وقوع در ثانیه در نظر می گیریم. حرکات تناوبی می تواند یکنواخت یا غیر یکنواخت باشد. یونیفرم می تواند سرعت زاویه ای یکنواختی داشته باشد. توابعی مانند مدولاسیون دامنه می توانند دوره های مضاعف داشته باشند. آنها توابع تناوبی هستند که در توابع تناوبی دیگر محصور شده اند. معکوس فرکانس حرکت تناوبی زمان یک دوره را نشان می دهد.حرکات هارمونیک ساده و حرکات هارمونیک میرایی نیز حرکات تناوبی هستند. بنابراین فرکانس یک حرکت تناوبی را می توان با استفاده از اختلاف زمانی بین دو اتفاق مشابه نیز بدست آورد. فرکانس یک آونگ ساده فقط به طول آونگ و شتاب گرانشی برای نوسانات کوچک بستگی دارد.
فرکانس طبیعی
هر سیستم دارای خاصیتی به نام فرکانس طبیعی است. هنگامی که سیستم با یک نوسان کوچک ارائه شود، سیستم از این فرکانس پیروی می کند. فرکانس طبیعی یک سیستم بسیار مهم است. رویدادهایی مانند زمین لرزه و باد می توانند بر روی اجسام با همان فرکانس طبیعی مانند خود رویداد تخریب کنند. درک و اندازه گیری فرکانس طبیعی یک سیستم به منظور محافظت از آن در برابر چنین بلایای طبیعی بسیار مهم است. فرکانس طبیعی ارتباط مستقیمی با رزونانس دارد. هنگامی که به یک سیستم (مثلاً یک آونگ) نوسان کوچکی داده می شود، شروع به نوسان می کند. فرکانسی که با آن نوسان می کند، فرکانس طبیعی سیستم است.حال تصور کنید که یک نیروی خارجی دوره ای به سیستم اعمال شود. فرکانس این نیروی خارجی لزوماً مشابه فرکانس طبیعی سیستم نیست. این نیرو سعی خواهد کرد تا سیستم را به فرکانس نیرو نوسان دهد. این یک الگوی ناهموار ایجاد می کند. مقداری انرژی از نیروی خارجی توسط سیستم جذب می شود. حال اجازه دهید موردی را در نظر بگیریم که در آن فرکانس ها یکسان هستند. در این حالت آونگ آزادانه با حداکثر انرژی جذب شده از نیروی خارجی می چرخد. به این رزونانس می گویند. سیستم هایی مانند ساختمان ها، مدارهای الکترونیکی و الکتریکی، سیستم های نوری، سیستم های صوتی و حتی سیستم های بیولوژیکی دارای فرکانس طبیعی هستند. بسته به سیستم می توانند به شکل امپدانس، نوسان یا برهم نهی باشند.
تفاوت بین فرکانس و فرکانس طبیعی چیست؟
• فرکانس اصطلاحی است که معمولاً برای توصیف میزان تکرار یک رویداد استفاده می شود، در حالی که فرکانس طبیعی به فرکانس خاصی برای یک سیستم دینامیکی معین اشاره دارد.
• فرکانس یک سیستم می تواند هر مقداری داشته باشد، اما فرکانس طبیعی یک سیستم معین یک مقدار خاص است.
