Amplituud vs sagedus
Amplituud ja sagedus on perioodiliste liikumiste kaks põhiomadust. Nende kontseptsioonide nõuetekohane mõistmine on vajalik selliste liikumiste uurimisel nagu lihtsad harmoonilised liikumised ja summutatud harmoonilised liikumised. Selles artiklis käsitleme sagedust ja amplituudi, nende määratlusi, amplituudi ja sageduse mõõtmist ja sõltuvusi ning lõpuks amplituudi ja sageduse erinevust.
Sagedus
Sagedus on mõiste, mida käsitletakse objektide perioodiliste liikumiste puhul. Sageduse mõiste mõistmiseks on vaja perioodilisi liikumisi õigesti mõista. Perioodiliseks liikumiseks võib pidada mis tahes liikumist, mis kordub kindla ajaperioodi jooksul. Päikese ümber tiirlev planeet on perioodiline liikumine. Ümber Maa tiirlev satelliit on perioodiline liikumine, isegi tasakaalukuuli komplekti liikumine on perioodiline. Enamik perioodilisi liikumisi, mida me kohtame, on ringikujulised, lineaarsed või poolringikujulised. Perioodilisel liikumisel on sagedus. Sagedus tähendab, kui "sagedane" sündmus on. Lihtsuse huvides võtame sageduse esinemissagedusena sekundis. Perioodilised liikumised võivad olla ühtlased või ebaühtlased. Ühtlane nurkkiirus võib olla ühtlane. Funktsioonidel, nagu amplituudmodulatsioon, võivad olla topeltperioodid. Need on perioodilised funktsioonid, mis on kapseldatud teistesse perioodilistesse funktsioonidesse. Perioodilise liikumise sageduse pöördväärtus annab perioodi aja. Lihtsad harmoonilised liikumised ja summutatud harmoonilised liikumised on samuti perioodilised liikumised. Seeläbi saab perioodilise liikumise sagedust saada ka kahe sarnase sündmuse ajavahet kasutades. Lihtsa pendli sagedus sõltub ainult pendli pikkusest ja väikeste võnkumiste gravitatsioonikiirendusest.
Amplituud
Amplituud on ka perioodilise liikumise väga oluline omadus. Amplituudi mõiste mõistmiseks tuleb mõista harmooniliste liikumiste omadusi. Lihtne harmooniline liikumine on selline liikumine, kus nihke ja kiiruse vaheline seos on kujul a=-ω2x, kus "a" on kiirendus ja "x" on nihe. Kiirendus ja nihe on paralleelsed. See tähendab, et objektile mõjuv netojõud sõltub ka kiirenduse suunas. See seos kirjeldab liikumist, kus objekt võngub ümber keskpunkti. On näha, et kui nihe on null, on ka objektile mõjuv netojõud null. See on võnke tasakaalupunkt. Objekti maksimaalset nihkumist tasakaalupunktist nimetatakse võnke amplituudiks. Lihtsa harmoonilise võnke amplituud sõltub rangelt süsteemi mehaanilisest koguenergiast. Lihtsa vedru-massi süsteemi puhul, kui siseenergia koguenergia on E, on amplituud 2E/k, kus k on vedru vedrukonstant. Sellel amplituudil on hetkekiirus null; seega on ka kineetiline energia null. Süsteemi koguenergia on potentsiaalse energia kujul. Tasakaalupunktis muutub potentsiaalne energia nulliks.
Mis vahe on amplituudil ja sagedusel?
• Amplituud sõltub rangelt süsteemi koguenergiast, samas kui võnke sagedus sõltub ostsillaatori enda omadustest.
• Antud süsteemi puhul saab amplituudi muuta, kuid sagedust mitte.
