Die Schwingungen und Schwingungen mechanischer Systeme sind nach wie vor eines der wichtigsten Gebiete der Physik. Praktisch jedes System schwankt oder vibriert frei auf vielfältige Weise.
Was haben eine Ozeanboje, eine Gitarre, ein Kind auf einer Schaukel oder das Schlagen des Herzens gemeinsam? Sie alle oszillieren - das heißt, sie bewegen sich zwischen zwei Punkten hin und her. Der menschliche Körper selbst ist ein Schatz von Schwingungserscheinungen. Sogar die Atome in unserem Körper vibrieren. Jedes System, das oszilliert, hat etwas gemeinsam. Es beinhaltet Kraft und Energie. Sie starten eine Bewegung, indem Sie das Kind in einer Schaukel drücken, oder Sie können die Energie von Atomen erhöhen, die in einem Kristall mit Wärme schwingen. So erzeugen Schwingungen Wellen.
Was haben Schwingungen oder Wellen gemeinsam? Das Merkmal, das solche Phänomene in Beziehung setzt, ist Periodizität. Es ist klar, dass eine kleine Anzahl zugrunde liegender Prinzipien alle Phänomene beschreibt, die beweisen, dass sie üblich sind, als Sie es sich hätten vorstellen können. Sie werden in jedem Phänomen ein bestimmtes Muster oder eine bestimmte Bewegung feststellen, die sich immer und immer wieder wiederholt. Eine periodische Bewegung ist eine Bewegung, die sich in regelmäßigen Abständen immer wieder wiederholt, wie zum Beispiel die einer Gitarrensaite oder die Hin- und Herbewegung eines Kindes in einer Schaukel. Die Zeit, um einen Vibrationszyklus oder eine Oszillation abzuschließen, wird als Periode einer Welle bezeichnet. Frequenz bezieht sich einfach auf die Anzahl der Zyklen einer pro Sekunde auftretenden Schwingung.
Die Frequenz einer Welle bezieht sich einfach auf die Anzahl der vollständigen Zyklen oder Schwingungen, die in einer Sekunde auftreten. Sie wird in Zyklen pro Sekunde oder Hertz (Hz) gemessen. Ein Zyklus ist eine vollständige Oszillation und eine Vibration kann ein einzelnes oder mehrere Ereignisse sein, wohingegen Oszillationen sich meist für eine Anzahl von Zyklen wiederholen. Es wird normalerweise mit dem Buchstaben "f" bezeichnet und wie folgt ausgedrückt:
f = 1 / T, wobei 'T' die Zeitdauer darstellt und 'f' die Frequenz ist.
Die Periode ist das Inverse der Frequenz und wird als die Zeit definiert, die für einen vollständigen Umlauf der Schwingung oder Schwingung benötigt wird. Es bezieht sich lediglich auf die Zeit, zu der etwas periodisch auftritt, und es wird in Sekunden pro Zyklus gemessen. Die Zeitperiode ist reziprok der Frequenz, dh beide Größen sind umgekehrt proportional zueinander. In der Gleichungsform wird die Periode ausgedrückt als:
T = 1 / f, wobei 'f' die Frequenz und 'T' die Zeitdauer ist.
Die Begriffe Periode und Häufigkeit hängen zusammen, weil sie ein bestimmtes Bewegungsmuster zeigen, sich jedoch deutlich unterscheiden. Beide beziehen sich auf periodische Phänomene und werden oft miteinander verwechselt. Die Periode bezieht sich auf die Zeit, die eine Welle benötigt, um einen vollen Schwingungszyklus oder eine volle Vibration abzuschließen. Die Frequenz bezieht sich dagegen auf die Anzahl der vollständigen Zyklen oder Schwingungen pro Sekunde. Die Periode ist eine Menge, die sich auf die Zeit bezieht, während sich die Häufigkeit auf die Rate bezieht. Periode bezieht sich einfach auf die Zeit, zu der etwas periodisch auftritt, während Häufigkeit bedeutet, wie oft dies geschieht.
Beide Mengen sind umgekehrt proportional zueinander. Die Frequenz wird in Zyklen pro Sekunde, Schwankung pro Sekunde, Vibrationen pro Sekunde usw. ausgedrückt und wird üblicherweise mit dem Buchstaben "f" bezeichnet. Die Periode wird in Sekunden pro Zyklus ausgedrückt. Die Frequenzeinheit ist Hertz (Hz) und "T" steht für die Zeitdauer einer vollständigen Schwingung. In mathematischer Hinsicht sind beide Größen gegenseitig. In Gleichungsform werden Frequenz und Periode wie folgt ausgedrückt:
f = 1 / T, wobei f die Frequenz und T die Periode ist.
Es kann auch ausgedrückt werden als:
T = 1 / f
Nehmen wir an, eine Welle braucht eine Sekunde, um nach oben und unten zu oszillieren, was bedeutet, dass die Zeitspanne der Welle 1 Sekunde beträgt. Die Frequenz und die Periode sind umgekehrt proportional zueinander. Da in einer Sekunde nur ein Zyklus auftritt, wäre die Frequenz der Welle 1 Zyklus pro Sekunde. Wenn die Welle eine halbe Sekunde brauchte, um den gesamten Zyklus zu oszillieren, wäre die Periode dieser Welle 0,5 Sekunden und die Frequenz 1 / 0,5 = 2, also 2 Zyklen pro Sekunde. Je länger also die Zeit, desto niedriger die Frequenz und umgekehrt.
Sowohl Frequenz als auch Zeitraum sind die grundlegenden Parameter von Wellen, die miteinander in Beziehung stehen, aber sie unterscheiden sich quantitativ deutlich. Die Frequenz einer Welle hängt von der Ratenmenge ab, während die Zeitdauer einer Welle von der Zeitmenge abhängt. Die Zeitdauer bezieht sich auf die Zeit, die eine Welle benötigt, um einen vollen Zyklus einer Schwingung oder Vibration abzuschließen, der umgekehrt zur Frequenz ist. Die Frequenz bezieht sich auf die Anzahl der Vibrationen, die in einer Sekunde auftreten, was das Gegenteil der Zeit ist. Die Frequenz wird normalerweise in Hertz (Hz) und die Periode in Sekunden gemessen. Beide sind umgekehrt proportional zueinander, dh wenn die Frequenz höher ist, dann ist die Periode niedriger und umgekehrt. Die Frequenz wird mit dem Buchstaben 'f' und die Periode mit 'T' bezeichnet..