Amplitude versus frequentie
Amplitude en frequentie zijn twee van de basiseigenschappen van periodieke bewegingen. Een goed begrip van deze concepten is vereist bij de studie van bewegingen zoals eenvoudige harmonische bewegingen en gedempte harmonische bewegingen. In dit artikel gaan we bespreken wat frequentie en amplitude zijn, hun definities, de meting en afhankelijkheden van amplitude en frequentie, en tot slot het verschil tussen amplitude en frequentie.
Frequentie
Frequentie is een concept dat wordt besproken in periodieke bewegingen van objecten. Om het begrip frequentie te begrijpen, is een goed begrip van periodieke bewegingen vereist. Een periodieke beweging kan worden beschouwd als elke beweging die zich in een vaste tijdsperiode herha alt. Een planeet die om de zon draait, is een periodieke beweging. Een satelliet die rond de aarde draait, is een periodieke beweging, zelfs de beweging van een balanskogelset is een periodieke beweging. De meeste periodieke bewegingen die we tegenkomen zijn cirkelvormig, lineair of halfcirkelvormig. Een periodieke beweging heeft een frequentie. De frequentie betekent hoe "frequent" de gebeurtenis is. Voor de eenvoud nemen we frequentie als het aantal keren per seconde. Periodieke bewegingen kunnen uniform of niet-uniform zijn. Een uniform kan een uniforme hoeksnelheid hebben. Functies zoals amplitudemodulatie kunnen dubbele perioden hebben. Het zijn periodieke functies ingekapseld in andere periodieke functies. Het omgekeerde van de frequentie van de periodieke beweging geeft de tijd voor een periode. Eenvoudige harmonische bewegingen en gedempte harmonische bewegingen zijn ook periodieke bewegingen. Daarbij kan de frequentie van een periodieke beweging ook worden verkregen door gebruik te maken van het tijdsverschil tussen twee soortgelijke gebeurtenissen. De frequentie van een eenvoudige slinger hangt alleen af van de lengte van de slinger en de zwaartekrachtversnelling voor kleine trillingen.
Amplitude
Amplitude is ook een zeer belangrijke eigenschap van een periodieke beweging. Om het begrip amplitude te begrijpen, moeten de eigenschappen van harmonische bewegingen worden begrepen. Een eenvoudige harmonische beweging is een beweging zodanig dat de relatie tussen de verplaatsing en de snelheid de vorm aanneemt van a=-ω2x waarbij “a” de versnelling is en “x” de verplaatsing. De versnelling en de verplaatsing zijn antiparallel. Dit betekent dat de netto kracht op het object ook in de richting van de versnelling staat. Deze relatie beschrijft een beweging waarbij het object oscilleert rond een centraal punt. Het is te zien dat wanneer de verplaatsing nul is, de netto kracht op het object ook nul is. Dit is het evenwichtspunt van de trilling. De maximale verplaatsing van het object vanaf het evenwichtspunt staat bekend als de amplitude van de oscillatie. De amplitude van een eenvoudige harmonische oscillatie hangt strikt af van de totale mechanische energie van het systeem. Voor een eenvoudig veer-massasysteem, als de totale interne energie E is, is de amplitude gelijk aan 2E/k, waarbij k de veerconstante van de veer is. Bij die amplitude is de momentane snelheid nul; daardoor is de kinetische energie ook nul. De totale energie van het systeem is in de vorm van potentiële energie. Op het evenwichtspunt wordt de potentiële energie nul.
Wat is het verschil tussen amplitude en frequentie?
• Amplitude hangt strikt af van de totale energie van het systeem, terwijl de frequentie van een oscillatie afhangt van de eigenschappen van de oscillator zelf.
• Voor een bepaald systeem kan de amplitude worden gewijzigd, maar de frequentie niet.
