Fundamentele frequentie versus natuurlijke frequentie
Natuurlijke frequentie en grondfrequentie zijn twee golfgerelateerde fenomenen die erg belangrijk zijn. Deze verschijnselen zijn van groot belang op gebieden als muziek, bouwtechnologieën, rampenpreventie, akoestiek en het grootste deel van de natuurlijke systeemanalyse. Het is essentieel om een duidelijk begrip van deze concepten te hebben om op dergelijke gebieden uit te blinken. In dit artikel gaan we bespreken wat grondfrequentie en natuurlijke frequentie zijn, hun definities, toepassingen, de verschijnselen die verband houden met natuurlijke frequentie en grondfrequentie, hun overeenkomsten en tenslotte de verschillen tussen natuurlijke frequentie en grondfrequentie.
Wat is natuurlijke frequentie?
Elk systeem heeft een eigenschap die de natuurlijke frequentie wordt genoemd. Het systeem zal deze frequentie volgen, indien het systeem van een kleine trilling moet worden voorzien. De eigenfrequentie van een systeem is erg belangrijk. Gebeurtenissen zoals aardbevingen en wind kunnen objecten vernietigen met dezelfde natuurlijke frequentie als de gebeurtenis zelf. Het is erg belangrijk om de natuurlijke frequentie van een systeem te begrijpen en te meten om het te beschermen tegen dergelijke natuurrampen. Natuurlijke frequentie is direct gerelateerd aan resonantie. Wanneer een systeem (bijvoorbeeld een slinger) een kleine trilling krijgt, gaat het slingeren. De frequentie waarmee het zwaait is de eigenfrequentie van het systeem. Stel je nu een periodieke externe kracht voor die op het systeem wordt uitgeoefend. De frequentie van deze externe kracht is niet noodzakelijk gelijk aan de natuurlijke frequentie van het systeem. Deze kracht zal proberen het systeem te laten oscilleren naar de frequentie van de kracht. Hierdoor ontstaat een ongelijk patroon. Een deel van de energie van de externe kracht wordt door het systeem geabsorbeerd. Laten we nu eens kijken naar het geval waarin de frequenties hetzelfde zijn. In dit geval zal de slinger vrij zwaaien met maximale energie die wordt geabsorbeerd door de externe kracht. Dit wordt resonantie genoemd. Systemen zoals gebouwen, elektronische en elektrische circuits, optische systemen, geluidssystemen en zelfs biologische systemen hebben natuurlijke frequenties. Ze kunnen de vorm hebben van impedantie, oscillatie of superpositie, afhankelijk van het systeem.
Wat is de fundamentele frequentie?
Fundamentele frequentie is een concept dat wordt besproken in staande golven. Stel je twee identieke golven voor, die in tegengestelde richting reizen. Wanneer deze twee golven elkaar ontmoeten, wordt het resultaat een staande golf genoemd. De vergelijking van een golf die zich in de +x-richting voortplant is y=A sin (ωt – kx), en de vergelijking voor een soortgelijke golf die zich in de -x richting voortplant is y=A sin (ωt + kx). Volgens het principe van superpositie is de resulterende golfvorm van de overlapping van deze twee y=2A sin (kx) cos (ωt). Dit is de vergelijking van een staande golf. 'x' is de afstand vanaf de oorsprong; voor een gegeven x-waarde wordt de 2A sin (kx) een constante. Sin (kx) varieert tussen -1 en +1. Daarom is de maximale amplitude van het systeem 2A. De grondfrequentie is een eigenschap van het systeem. Bij de grondfrequentie oscilleren de twee uiteinden van de systemen niet en staan ze bekend als knooppunten. Het midden van het systeem oscilleert met de maximale amplitude en staat bekend als de antinode.
Wat is het verschil tussen natuurlijke frequentie en grondfrequentie?
• Natuurlijke frequentie is een eigenschap die betrekking heeft op oscillaties, maar fundamentele frequentie is een eigenschap die betrekking heeft op golven.
• Elk systeem heeft een eigen frequentie, maar de grondfrequentie komt slechts in enkele van de systemen voor.
• Voor de grondfrequentie is de superpositie van tegengesteld reizende twee identieke golven vereist, maar voor de natuurlijke frequentie is slechts één enkele oscillatie vereist.
