Che la nostra visione possa raggiungerli o meno, oscillazioni accadere intorno a noi. Quindi, in questo post, vedremo cos'è la frequenza di oscillazione, come calcolare la frequenza di oscillazione e le unità di frequenza di oscillazione.
La frequenza delle oscillazioni è un termine fisico che descrive quante oscillazioni hanno avuto luogo in un'unità di tempo in un sistema oscillante come un pendolo, un sistema di masse a molla o un sistema elettronico.
Prima di entrare in cos'è la frequenza di oscillazione, definiamo prima l'oscillazione.
Oscillazione:
L'oscillazione è una variazione ripetuta di ampiezza o posizione attorno a un punto centrale o equilibrio, con il tempo che segue lo stesso percorso.
Una singola oscillazione è un movimento completo per un periodo di tempo, che può essere su e giù o da un lato all'altro. Un ciclo di oscillazione è un altro nome per questo. Il tempo necessario per completare un'oscillazione è il periodo di tempo dell'oscillazione. Ogni oscillazione è un moto periodico, ma non tutti i moti periodici sono oscillazioni. Esempi di oscillazione sono il movimento della molla con massa, il movimento del pendolo, la vibrazione degli strumenti a corda, ecc.
Frequenza di oscillazione:
La frequenza di oscillazione è il numero di oscillazioni che si ripetono nell'unità di tempo, cioè un secondo. Prendendo reciproco del tempo impiegato dall'oscillazione darà la frequenza di oscillazione.
Per capire la frequenza di oscillazione, consideriamo un semplice esempio della chitarra. Mentre suoni la chitarra, pizzichi la corda di una chitarra. Poiché il movimento della corda della chitarra è ripetitivo per cicli significativi, è considerato un'oscillazione. Per completare un ciclo successivo il tempo impiegato dalla stringa è lo stesso. Quindi, se ne prendiamo il reciproco, otteniamo la frequenza di oscillazione delle corde della chitarra. Supponiamo che occorrano 0.2 secondi per completare un ciclo, quindi il numero di oscillazioni in un secondo è cinque, che è la frequenza delle corde oscillanti della chitarra.
Consideriamo ora la frequenza delle unità di oscillazione.
Frequenza delle unità di oscillazione:
L'unità SI per il periodo di oscillazione è il secondo (i). Poiché il reciproco del periodo di tempo dell'oscillazione determina la sua frequenza, la sua unità è il reciproco dell'unità del periodo di tempo, cioè, s-1.
Molti nomi di unità sono ispirati agli scienziati che hanno lavorato alla ricerca dell'unità. Heinrich Hertz, un fisico tedesco, ha dato un contributo significativo al campo delle radiazioni elettromagnetiche. Di conseguenza, Hertz è anche considerato un'unità SI di frequenza in onore di questo famoso scienziato. Poiché Hertz rappresenta i cicli al secondo, possiamo dire che
1 Hertz = un ciclo al secondo.
Pertanto, s e Hertz sono unità di frequenza di oscillazione utilizzate come unità di frequenza SI, ma Hertz è più comunemente usato.
Dopo aver esaminato la frequenza di oscillazione e le unità di oscillazione della frequenza, potresti chiederti come calcolare la frequenza di oscillazione. Quindi vediamo come calcolare la frequenza di oscillazione.
Come calcolare la frequenza di oscillazione?
Esistono due modi per calcolare la frequenza di oscillazione:
- Matematico
- Sperimentale
⇒ Un modo matematico per calcolare la frequenza di oscillazione:
Per calcolare la frequenza di un'oscillazione, dobbiamo utilizzare le formule del periodo e della frequenza. Le formule per il calcolo della frequenza di oscillazione variano a seconda del sistema.
✦ Frequenza di oscillazione del sistema di massa della molla:
Come mostrato in figura, all'estremità della molla è fissata una massa m. La molla oscillerà su e giù a causa del peso della massa. Quindi, se k è la costante elastica della molla, allora la frequenza della frequenza di oscillazione è data da:
✦ Frequenza di oscillazione del pendolo semplice:
In un pendolo semplice, la massa m è attaccata all'estremità della corda. Quindi, a causa della massa, la corda oscillerà avanti e indietro. Quindi, se L è la lunghezza della corda, la frequenza del pendolo semplice è dato da:
Quindi, possiamo dire che nel caso di un pendolo semplice, la frequenza di oscillazione non dipende dalla massa dell'oggetto attaccato.
✦ Frequenza di oscillazione del pendolo composto o fisico:
Un pendolo fisico o composto si forma sospendendo un corpo rigido all'asse orizzontale fisso. Poiché è coinvolto il corpo rigido, entrerà in azione anche il suo momento d'inerzia I. Pertanto, la frequenza del pendolo composto è data da:
Frequenza di oscillazione del pendolo di torsione:
Quando una massa simile a un disco è sospesa da un filo o da un'asta sottile invece di un corpo rigido, il sistema è noto come pendolo torsionale. Di conseguenza, la frequenza di oscillazione del pendolo torsionale è:
⇒ Un modo sperimentale per calcolare la frequenza di oscillazione:
Il calcolo della frequenza di oscillazione per un pendolo o un sistema di masse a molla è quasi identico. La differenza principale è che la costante della molla k deve essere calcolata per il sistema di massa della molla. Il metodo è il seguente:
- In un sistema di massa elastica, per calcolare la costante della molla, appendi la massa alla molla e la molla inizierà ad oscillare. Ora, permetti alla massa di raggiungere uno stato immobile in cui è gravitazionale forza della massa e della molla la forza sarà equilibrata. Dopodiché, l'aggiunta di massa alla molla si allungherà, quindi registra questo cambiamento nell'allungamento primaverile.
mg -kΔy =0
Pertanto, la costante elastica k è:
Qui, y è il cambio di tratto primaverile.
- Oscilla ora la molla o il pendolo. Quindi, per ogni massa, tieni traccia del tempo per dieci oscillazioni. Per acquisire una risposta accurata, ripeti questo metodo tre volte. La media dei tre tempi sarà utilizzata per determinare il periodo di tempo. Prendi l'inverso di quello e otterrai la frequenza.
Speriamo che questo articolo abbia risposto alle tue domande su cos'è la frequenza di oscillazione, quali sono le unità di frequenza di oscillazione e come calcolare l'oscillazione.
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