Vibrace a oscilace mechanických systémů zůstávají jedním z nejdůležitějších oborů studia fyziky. Prakticky každý systém volně kmitá nebo vibruje mnoha různými způsoby.
Co mají společného oceánská bóje, kytara, dítě v houpačce nebo tlukot srdce? Všichni oscilují - to znamená, že se pohybují tam a zpět mezi dvěma body. Samotné lidské tělo je pokladem vibračních jevů. I atomy v našem těle vibrují. Každý systém, který osciluje, má něco společného. Zahrnuje sílu a energii. Začnete pohyb tlačením dítěte v houpačce nebo můžete zvýšit energii atomů vibrujících v krystalu s teplem. Takže oscilace vytvářejí vlny.
Co mají oscilace nebo vlny společného? Charakteristickým znakem takových jevů je periodicita. Je jasné, že malé množství základních principů popisuje všechny jevy, které dokazují, že jsou společné, než jste si dokázali představit. U každého jevu si všimnete určitého vzorce nebo pohybu, který se znovu a znovu opakuje. Periodický pohyb je pohyb, který se opakuje znovu a znovu v pravidelných intervalech, jako je ten, který je vystaven kytarovým provázkem nebo pohybem sem a tam dítěte v houpačce. Čas na dokončení jednoho vibračního cyklu nebo oscilace se nazývá perioda vlny. Frekvence se jednoduše týká počtu cyklů oscilace za sekundu.
Frekvence vlny jednoduše označuje počet úplných cyklů nebo oscilací, které se vyskytnou během jedné sekundy. Měří se v cyklech za sekundu nebo v hertzech (Hz). Cyklus je jedna úplná oscilace a vibrace mohou být jednou nebo více událostmi, zatímco oscilace se většinou opakují pro řadu cyklů. Obvykle se označuje písmenem „f“ a vyjadřuje se jako:
f = 1 / T, kde 'T' představuje časové období a 'f' je frekvence.
Období je inverzní kmitočet a je definován jako čas potřebný pro jednu úplnou okružní vypnutí vibrací nebo kmitání. Jednoduše se odkazuje na čas, kdy se něco pravidelně objevuje, a měří se v sekundách za cyklus. Časové období je reciproční k frekvenci, což znamená, že obě veličiny jsou vzájemně nepřímo úměrné. Ve formě rovnice je období vyjádřeno jako:
T = 1 / f, kde 'f' je frekvence a 'T' je časové období.
Jak termín období, tak frekvence se vztahují, protože vykazují určitý vzorec pohybu, přesto se výrazně liší. Oba jsou spojeni s periodickým jevem a často jsou vzájemně zaměňováni. Období označuje dobu, po kterou vlna potřebuje k dokončení jednoho úplného cyklu oscilace nebo vibrací. Frekvence se naopak týká počtu úplných cyklů nebo oscilací za sekundu. Období je množství související s časem, zatímco frekvence souvisí s rychlostí. Období jednoduše odkazuje na čas, kdy se má něco pravidelně opakovat, zatímco frekvence znamená, jak často se to stane.
Obě množství jsou vzájemně nepřímo úměrná. Frekvence je vyjádřena v cyklech za sekundu, zvlnění za sekundu, vibrace za sekundu atd. A obvykle se označuje písmenem „f“. Období je vyjádřeno v sekundách na cyklus. Jednotkou frekvence je Hertz (Hz) a „T“ představuje časové období jedné kompletní oscilace. Z matematického hlediska jsou obě množství vzájemná. Ve formě rovnice jsou frekvence a periody vyjádřeny jako:
f = 1 / T, kde f je frekvence a T je perioda.
To může také být vyjádřeno jako:
T = 1 / f
Řekněme, že vlna trvá jednu sekundu, aby oscilovala nahoru a dolů, což znamená, že časové období vlny je 1 sekunda. Frekvence a perioda jsou vzájemně nepřímo úměrné. Protože se vyskytne pouze jeden cyklus za sekundu, frekvence vlny by byla 1 cyklus za sekundu. A pokud by vlna trvala půl sekundy, aby oscilovala celý cyklus, perioda této vlny by byla 0,5 sekundy a frekvence by byla 1 / 0,5 = 2, tj. 2 cykly za sekundu. Takže, delší časové období, snižte frekvenci a obráceně.
Frekvence i časové období jsou základní parametry vln, které jsou ve vzájemném vztahu, přesto se z hlediska kvantity výrazně liší. Frekvence vlny souvisí s kvantitou rychlosti, zatímco časové období vlny souvisí s časovou kvantitou. Časové období se vztahuje k době, kterou vlna potřebuje k dokončení jednoho úplného cyklu kmitání nebo vibrací, který je inverzní k frekvenci. Frekvence se vztahuje k počtu vibrací, které se vyskytnou během jedné sekundy, což je inverzní doba. Frekvence se obvykle měří v Hz (Hz) a perioda se měří v sekundách. Oba jsou vzájemně nepřímo úměrné, což znamená, že pokud je frekvence vyšší, pak je perioda nižší a naopak. Frekvence je označena písmenem „f“ a období je označeno „T“.