Frequenza fondamentale vs frequenza naturale
La frequenza naturale e la frequenza fondamentale sono due fenomeni legati alle onde che sono molto importanti. Questi fenomeni sono di grande importanza in campi come la musica, le tecnologie di costruzione, la prevenzione dei disastri, l'acustica e la maggior parte dell'analisi del sistema naturale. È fondamentale avere una chiara comprensione di questi concetti per eccellere in tali campi. In questo articolo discuteremo cosa sono la frequenza fondamentale e la frequenza naturale, le loro definizioni, le applicazioni, i fenomeni connessi alla frequenza naturale e alla frequenza fondamentale, le loro somiglianze e infine le differenze tra frequenza naturale e frequenza fondamentale.
Cos'è la frequenza naturale?
Ogni sistema ha una proprietà chiamata frequenza naturale. Il sistema seguirà questa frequenza, se il sistema deve essere dotato di una piccola oscillazione. La frequenza naturale di un sistema è molto importante. Eventi come terremoti e venti possono causare distruzione su oggetti con la stessa frequenza naturale dell'evento stesso. È molto importante comprendere e misurare la frequenza naturale di un sistema per proteggerlo da tali disastri naturali. La frequenza naturale è direttamente correlata alla risonanza. Quando un sistema (ad esempio un pendolo) riceve una piccola oscillazione, inizierà a oscillare. La frequenza con cui oscilla è la frequenza naturale del sistema. Ora immagina una forza esterna periodica applicata al sistema. La frequenza di questa forza esterna non è necessariamente simile alla frequenza naturale del sistema. Questa forza cercherà di far oscillare il sistema alla frequenza della forza. Questo crea uno schema irregolare. Parte dell'energia della forza esterna viene assorbita dal sistema. Consideriamo ora il caso in cui le frequenze sono le stesse. In questo caso, il pendolo oscillerà liberamente con la massima energia assorbita dalla forza esterna. Questo si chiama risonanza. Sistemi come edifici, circuiti elettronici ed elettrici, sistemi ottici, sistemi audio e persino sistemi biologici hanno frequenze naturali. Possono essere sotto forma di impedenza, oscillazione o sovrapposizione, a seconda del sistema.
Qual è la frequenza fondamentale?
La frequenza fondamentale è un concetto discusso nelle onde stazionarie. Immagina due onde identiche, che viaggiano in direzioni opposte. Quando queste due onde si incontrano, il risultato è chiamato onda stazionaria. L'equazione di un'onda che viaggia nella direzione +x è y=A sin (ωt – kx), e l'equazione per un'onda simile che viaggia nella direzione -x è y=A sin (ωt + kx). Per il principio di sovrapposizione, la forma d'onda risultante dalla sovrapposizione di questi due è y=2A sin (kx) cos (ωt). Questa è l'equazione di un'onda stazionaria. 'x' è la distanza dall'origine; per un dato valore x, il 2A sin (kx) diventa una costante. Sin (kx) varia tra -1 e +1. Pertanto, l'ampiezza massima del sistema è 2A. La frequenza fondamentale è una proprietà del sistema. Alla frequenza fondamentale, le due estremità dei sistemi non oscillano e sono dette nodi. Il centro del sistema oscilla con la massima ampiezza ed è noto come antinodo.
Qual è la differenza tra frequenza naturale e frequenza fondamentale?
• La frequenza naturale è una proprietà che riguarda le oscillazioni, ma la frequenza fondamentale è una proprietà che riguarda le onde.
• Ogni sistema ha una frequenza naturale, ma la frequenza fondamentale si trova solo in alcuni dei sistemi.
• Per la frequenza fondamentale è richiesta la sovrapposizione di due onde identiche che viaggiano in modo opposto, ma per la frequenza naturale è necessaria solo una singola oscillazione.
