Частота колебаний

Частота колебаний – это один из параметров, описывающих колебательные процессы в природе. Многие явления зависят от частоты, и происходят по-разному при ее изменении. Рассмотрим это понятие подробнее.

Колебания в природе

Колебания различных величин очень широко распространены в природе. Явление колебаний заключается в том, что измеряемый параметр меняет свое значение вокруг некоторого среднего.

Колебания в природе

Рис. 1. Колебания в природе.

Колебания могут быть периодическими (маятник), а могут быть непериодическими (флаг на ветру). Поскольку любое непериодическое колебание может быть представлено в виде бесконечной суммы периодических, то в первую очередь изучаются периодические колебания. График таких колебаний представляет собой синусоиду, которая хорошо изучена в математике.

Маятник

Для рассмотрения базовых понятий колебательных процессов в качестве примера удобно взять маятник – подвешенную на тонкой легкой нити небольшую массу. Если ее качнуть, она начнет совершать равномерные движения.

Рис. 2. Колебания маятника.

Каждое движение маятника, начинающееся от крайней точки, и заканчивающееся в ней же, называется колебанием.

Частота колебаний

Если взять несколько маятников разной длины, можно убедиться, что они будут совершать колебания «с разной скоростью» (хотя линейная скорость груза при этом может быть одинаковой). То есть «скорость колебаний» и скорость движения груза маятника – это не одно и то же.

Для характеристики «скорости колебаний» используют специальное понятие – частоту колебаний.

Число колебаний, которое совершается за единицу времени, называется частотой колебаний. Для обозначения используется греческая буква $\nu$ («ню»).

Единица частоты колебаний в системе СИ – Герц (Гц). Один Герц – это число колебаний, происходящих в одну секунду.

Для измерения частоты колебаний подсчитывают число колебаний за некоторый отрезок времени, и делят его на длительность отрезка:

$$\nu={N\over t},$$

где:

  • N – число колебаний;
  • t – время, за которое эти колебания были совершены (сек).

В данной формуле величина колебаний не имеет значения, важно только число этих колебаний.

Величины частот колебаний, непосредственно воспринимаемые человеком, лежат в пределах от значений порядка $10^{-9}$ Гц (частота обращения планет вокруг Солнца) до 20 кГц (самый высокий звук). В хозяйстве и технике встречаются частоты до $10^{25}$ Гц (жесткое гамма-излучение).

Рис. 3. Высокая и низкая частота.

Что мы узнали?

Колебание – это изменение измеряемой величины от начальной точки до точки максимального отклонения и дальнейшее возвращение в исходную точку. Число колебаний, происходящих в единицу времени, называется частотой колебаний.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    Колебание - это …

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    
  • Егор Князев
    4/5

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 67.

Предметы