Ampiezza vs frequenza
Ampiezza e frequenza sono due delle proprietà di base dei movimenti periodici. Una corretta comprensione di questi concetti è richiesta nello studio di moti come i moti armonici semplici e i moti armonici smorzati. In questo articolo, discuteremo cosa sono frequenza e ampiezza, le loro definizioni, la misurazione e le dipendenze di ampiezza e frequenza e infine la differenza tra ampiezza e frequenza.
Frequenza
La frequenza è un concetto discusso nei movimenti periodici degli oggetti. Per comprendere il concetto di frequenza, è necessaria una corretta comprensione dei movimenti periodici. Un movimento periodico può essere considerato come qualsiasi movimento che si ripete in un determinato periodo di tempo. Un pianeta che ruota attorno al sole è un moto periodico. Un satellite in orbita attorno alla terra è un movimento periodico, anche il movimento di una sfera di equilibrio è un movimento periodico. La maggior parte dei movimenti periodici che incontriamo sono circolari, lineari o semicircolari. Un movimento periodico ha una frequenza. La frequenza indica quanto è “frequente” l'evento. Per semplicità, prendiamo la frequenza come occorrenze al secondo. I movimenti periodici possono essere uniformi o non uniformi. Un'uniforme può avere una velocità angolare uniforme. Funzioni come la modulazione dell'ampiezza possono avere periodi doppi. Sono funzioni periodiche incapsulate in altre funzioni periodiche. L'inverso della frequenza del moto periodico fornisce il tempo per un periodo. Anche i movimenti armonici semplici e i movimenti armonici smorzati sono movimenti periodici. In tal modo la frequenza di un movimento periodico può anche essere ottenuta utilizzando la differenza di tempo tra due occorrenze simili. La frequenza di un pendolo semplice dipende solo dalla lunghezza del pendolo e dall'accelerazione gravitazionale per piccole oscillazioni.
Ampiezza
L'ampiezza è anche una proprietà molto importante di un movimento periodico. Per comprendere il concetto di ampiezza, è necessario comprendere le proprietà dei moti armonici. Un moto armonico semplice è un moto tale che la relazione tra lo spostamento e la velocità assume la forma di a=-ω2x dove “a” è l'accelerazione e “x” è la Dislocamento. L'accelerazione e lo spostamento sono antiparalleli. Ciò significa che la forza netta sull'oggetto è anche nella direzione dell'accelerazione. Questa relazione descrive un movimento in cui l'oggetto oscilla attorno a un punto centrale. Si può vedere che quando lo spostamento è zero anche la forza netta sull'oggetto è zero. Questo è il punto di equilibrio dell'oscillazione. Lo spostamento massimo dell'oggetto dal punto di equilibrio è noto come ampiezza dell'oscillazione. L'ampiezza di una semplice oscillazione armonica dipende strettamente dall'energia meccanica totale del sistema. Per un semplice sistema molla-massa, se l'energia interna totale è E, l'ampiezza è uguale a 2E/k, dove k è la costante elastica della molla. A quell'ampiezza, la velocità istantanea è zero; quindi, anche l'energia cinetica è zero. L'energia totale del sistema è sotto forma di energia potenziale. Al punto di equilibrio, l'energia potenziale diventa zero.
Qual è la differenza tra ampiezza e frequenza?
• L'ampiezza dipende strettamente dall'energia totale del sistema, mentre la frequenza di un'oscillazione dipende dalle proprietà dell'oscillatore stesso.
• Per un dato sistema, l'ampiezza può essere modificata ma non la frequenza.
