คาบและความถี่ในวิชาฟิสิกส์เป็นอย่างไร ความถี่, ช่วงเวลาของสัญญาณ, การเปลี่ยนแปลงของแรงดัน, ความแรงของกระแส

- ปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของกระบวนการเป็นระยะหรือกระบวนการที่เกิดขึ้นตามรูปแบบที่แน่นอน แสดงจำนวนการสั่นที่สมบูรณ์ (รอบ) ต่อหน่วยเวลา

ความผันผวน- กระบวนการทางกายภาพที่ทำซ้ำหรือประมาณตามช่วงเวลาปกติ การสั่นขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพมีสองประเภทหลัก: ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า บางครั้งก็แยกแยะประเภทผสมซึ่งเป็นการรวมกันของประเภทหลัก

ประเภทการสั่น

การสั่นสะเทือนทางกล- การเคลื่อนไหวของร่างกายดังกล่าวซึ่งในช่วงเวลาปกติพิกัดของวัตถุที่เคลื่อนไหวความเร็วและความเร่งจะใช้ค่าดั้งเดิม

แม่เหล็กไฟฟ้า- ความผันผวนที่เชื่อมต่อระหว่างกันของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า เกิดขึ้นในที่ต่างๆ วงจรไฟฟ้า. สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นโดยการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของหนึ่งในปริมาณอิเล็กโทรไดนามิก: ค่าไฟฟ้า, กระแส , แรงดัน , ความแรงของสนามไฟฟ้า , การเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็ก. มีการอธิบายโดยกฎเดียวกันกับการสั่นสะเทือนทางกล รับ ประเภทนี้การสั่นเป็นไปได้ในการทดลองโดยใช้สิ่งที่ง่ายที่สุด วงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งรวมถึงตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

ตามลักษณะของการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม การสั่นสะเทือนแบ่งออกเป็น

ฟรี- การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในระบบทางกลภายใต้การกระทำของแรงภายในของระบบหลังจากการสัมผัสกับแรงภายนอกในระยะสั้น การสั่นดังกล่าวเรียกว่าการหน่วง

ถูกบังคับ- การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นภายใต้การกระทำของแรงภายนอกที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทั้งในด้านขนาดและทิศทาง การสั่นดังกล่าวเรียกว่าไม่มีการหน่วง

การแกว่งตัวเอง- เริ่มแรกระบบมีพลังงานศักย์สำรองซึ่งใช้ในการสร้างการสั่น นอกจากนี้ แอมพลิจูด (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากจุดสมดุล) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับ เงื่อนไขเริ่มต้นแต่ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของระบบ ตัวอย่าง: การเคลื่อนที่แบบแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาภายใต้อิทธิพลของน้ำหนักหรือสปริง, การสั่นของใบไม้, กิ่งไม้ภายใต้อิทธิพลของการไหลของอากาศคงที่ นอกจากนี้ การสั่นแบบพาราเมตริกยังถูกกำหนดด้วย (เกิดขึ้นเมื่อหนึ่งในพารามิเตอร์ของระบบ การเปลี่ยนแปลง) และการสุ่ม

ปริมาณที่แสดงลักษณะความผันผวน

แนวคิดของ "การสั่น" เกี่ยวข้องกับคลื่นอย่างใกล้ชิด แต่ด้วยการเคลื่อนที่แบบแกว่ง ซึ่งแตกต่างจากการเคลื่อนที่ของคลื่น คือไม่มีกระบวนการถ่ายโอนพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

ลักษณะสำคัญของการเคลื่อนที่แบบสั่นเช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น ได้แก่ คาบ (T) แอมพลิจูด (A) และความถี่ ( โวลต์บางครั้ง ฉ). ยิ่งกว่านั้น ระยะเวลาและความถี่เป็นค่าซึ่งกันและกัน ยิ่งความถี่มาก ระยะเวลาก็จะยิ่งสั้นลง: T=1/โวลต์. ช่วงเวลาคือช่วงเวลาที่เกิดการสั่น (รอบ) ที่สมบูรณ์หนึ่งครั้ง โดยวัดเป็นวินาที ดังนั้นความถี่จะถูกวัดใน ( 1/วินาที).

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2476 หน่วยของความถี่ในระบบเมตริกสากลของหน่วย C คือเฮิรตซ์ หน่วยการวัดได้รับการตั้งชื่อตามศาสตราจารย์ฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Heinrich Rudolf Hertz (1858-1894) ซึ่งยืนยันการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในเชิงประจักษ์โดยการศึกษาการเลี้ยวเบน การรบกวน โพลาไรเซชัน และการสะท้อน เขาพิสูจน์ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งพิสูจน์ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงที่มีอยู่โดยแมกซ์เวลล์ เฮิรตซ์ยังได้ศึกษาสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นรอบๆ วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ บนพื้นฐานของการสังเกต เขาสร้างทฤษฎี แต่ก็ไม่ได้รับการยืนยันจากการทดลอง การศึกษาผลกระทบจากโฟโตอิเล็กทริกจากภายนอกซึ่งดำเนินการโดยเฮิรตซ์ เป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม นอกจากนี้ ความถี่และเฟสของวงจรยังใช้เพื่ออธิบายกระบวนการสั่นและคลื่น ความถี่เป็นวงกลมแสดงจำนวนการสั่นที่สมบูรณ์ต่อหน่วยเวลา เท่ากับ 2P (โดยที่ P = 3.14) และเฟสคือจำนวนการกระจัด ณ เวลาใดก็ตาม

ควรสังเกตด้วยว่าหากสามารถอธิบายการแกว่งตามกฎของไซน์หรือโคไซน์ได้ แสดงว่าเป็นฮาร์มอนิก ดังนั้นในสมการสำหรับ คำอธิบายทางคณิตศาสตร์จะต้องมีบาปหรือหน้าที่ cos

คำนิยาม

ความถี่- นี้ พารามิเตอร์ทางกายภาพซึ่งใช้เพื่อระบุลักษณะกระบวนการเป็นระยะ ความถี่จะเท่ากับจำนวนการทำซ้ำหรือความสำเร็จของเหตุการณ์ต่อหน่วยเวลา

บ่อยที่สุดในฟิสิกส์ ความถี่จะแสดงด้วยตัวอักษร $\nu$ บางครั้งก็มีการกำหนดความถี่อื่นๆ เช่น $f$ หรือ $F$

ความถี่ (พร้อมกับเวลา) เป็นปริมาณที่วัดได้แม่นยำที่สุด

สูตรความถี่การสั่น

ความถี่ถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะของการสั่นสะเทือน ในกรณีนี้ ความถี่เป็นปริมาณทางกายภาพที่ผกผันกับระยะเวลาการสั่น $(T).$

\[\nu=\frac(1)(T)\left(1\right).\]

ความถี่ ในกรณีนี้คือจำนวนการสั่นที่สมบูรณ์ ($N$) ที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา:

\[\nu =\frac(N)(\Delta t)\left(2\right),\]

โดยที่ $\Delta t$ คือเวลาที่ $N$ oscillation เกิดขึ้น

หน่วยของความถี่ในระบบหน่วยสากล (SI) คือเฮิรตซ์หรือวินาทีซึ่งกันและกัน:

\[\left[\nu \right]=c^(-1)=Hz.\]

เฮิรตซ์เป็นหน่วยวัดความถี่ของกระบวนการเป็นระยะ ซึ่งหนึ่งรอบของกระบวนการเกิดขึ้นในเวลาเท่ากับหนึ่งวินาที หน่วยวัดความถี่ของกระบวนการเป็นระยะได้ชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน G. Hertz

ความถี่บีตที่เกิดขึ้นเมื่อเพิ่มการสั่นสองครั้งที่เกิดขึ้นตามแนวเส้นตรงเดียวกันโดยมีความถี่ต่างกันแต่ใกล้เคียงกัน ($(\nu )_1\ และ\ (\nu )_2$) เท่ากับ:

\[(\nu =\nu )_1-\ (\nu )_2\ซ้าย(3\ขวา).\]

ปริมาณอื่นที่แสดงลักษณะเฉพาะของกระบวนการแกว่งคือความถี่แบบวงกลม ($(\omega )_0$) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความถี่ดังนี้:

\[(\omega )_0=2\pi \nu \left(4\right).\]

วัดความถี่เป็นเรเดียนต่อวินาที:

\[\left[(\omega )_0\right]=\frac(rad)(s).\]

ความถี่การสั่นของวัตถุที่มีมวล $\ m,$ แขวนอยู่บนสปริงที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น $k$ เท่ากับ:

\[\nu =\frac(1)(2\pi \sqrt((m)/(k)))\left(5\right).\]

สูตร (4) เป็นจริงสำหรับการสั่นสะเทือนที่ยืดหยุ่นและเล็ก นอกจากนี้มวลของสปริงจะต้องน้อยเมื่อเทียบกับมวลของร่างกายที่ติดกับสปริงนี้

สำหรับลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ ความถี่การสั่นจะคำนวณเป็น: ความยาวของเธรด:

\[\nu =\frac(1)(2\pi \sqrt((l)/(g)))\left(6\right),\]

โดยที่ $g$ - การเร่งการตกอย่างอิสระ; $\ l$ - ความยาวของเธรด (ความยาวของการระงับ) ของลูกตุ้ม

ลูกตุ้มทางกายภาพสั่นด้วยความถี่:

\[\nu =\frac(1)(2\pi \sqrt((J)/(mgd)))\left(7\right),\]

โดยที่ $J$ คือโมเมนต์ความเฉื่อยของร่างกายที่แกว่งรอบแกน $d$ - ระยะทางจากจุดศูนย์กลางมวลของลูกตุ้มไปยังแกนของการสั่น

สูตร (4) - (6) เป็นค่าโดยประมาณ ยิ่งแอมพลิจูดการสั่นมีขนาดเล็กเท่าใด ค่าของความถี่การสั่นที่คำนวณด้วยความช่วยเหลือก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น

สูตรคำนวณความถี่ของเหตุการณ์ไม่ต่อเนื่อง ความเร็วรอบ

การสั่นแบบไม่ต่อเนื่อง ($n$) - พวกเขาเรียกปริมาณจริงเท่ากับจำนวนของการกระทำ (เหตุการณ์) ต่อหน่วยเวลา หากเวลาที่เหตุการณ์หนึ่งแสดงเป็น $\tau $ ดังนั้นความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องจะเท่ากับ:

หน่วยวัดความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องคือวินาทีซึ่งกันและกัน:

\[\left=\frac(1)(ค).\]

วินาทียกกำลังลบหนึ่งจะเท่ากับความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง ถ้าเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้นในเวลาเท่ากับหนึ่งวินาที

ความถี่ของการหมุน ($n$) - เรียกว่าค่าเท่ากับจำนวนรอบการหมุนทั้งหมดที่ร่างกายทำต่อหน่วยเวลา ถ้า $\tau $ เป็นเวลาสำหรับการปฏิวัติที่สมบูรณ์หนึ่งครั้ง ดังนั้น:

ตัวอย่างปัญหาพร้อมวิธีแก้ไข

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย.ระบบการแกว่งสร้างการสั่น 600 ครั้งในเวลาเท่ากับหนึ่งนาที ($\Delta t=1\min$) ความถี่ของการสั่นเหล่านี้คืออะไร?

สารละลาย.เพื่อแก้ปัญหา เราใช้คำจำกัดความของความถี่การสั่น: ความถี่ในกรณีนี้คือจำนวนการแกว่งทั้งหมดที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา

\[\nu =\frac(N)(\Delta t)\left(1.1\right).\]

ก่อนดำเนินการคำนวณ ลองแปลงเวลาเป็นหน่วย SI: $\Delta t=1\ min=60\ s$ ลองคำนวณความถี่:

\[\nu =\frac(600)(60)=10\ \left(Hz\right).\]

คำตอบ.$\nu = 10Hz$

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย.รูปที่ 1 แสดงกราฟการแกว่งของพารามิเตอร์ $\xi \ (t)$ แอมพลิจูดและความถี่ของการสั่นของปริมาณนี้เป็นเท่าใด

สารละลาย.รูปที่ 1 แสดงว่าแอมพลิจูดของค่า $\xi \ \left(t\right)=(\xi )_(max)=5\ (m)$ จากกราฟ เราพบว่าการสั่นสมบูรณ์หนึ่งครั้งเกิดขึ้นในเวลาเท่ากับ 2 วินาที ดังนั้น คาบการแกว่งคือ:

ความถี่เป็นส่วนกลับของคาบการแกว่ง ซึ่งหมายถึง:

\[\nu =\frac(1)(T)=0.5\ \left(Hz\right).\]

คำตอบ. 1) $(\xi )_(สูงสุด)=5\ (m)$ 2) $\nu =0.5$ เฮิรตซ์

ลักษณะของกระบวนการเป็นระยะเท่ากับจำนวน ครบวงจรกระบวนการเสร็จสิ้นต่อหน่วยเวลา สัญลักษณ์มาตรฐานในสูตรคือ , , หรือ หน่วยของความถี่ในระบบหน่วยสากล (SI) โดยทั่วไปจะเป็นเฮิรตซ์ ( เฮิรตซ์, เฮิรตซ์). ส่วนกลับของความถี่เรียกว่าคาบ ความถี่ เช่นเดียวกับเวลา เป็นหนึ่งในปริมาณทางกายภาพที่วัดได้แม่นยำที่สุด: สูงถึงความแม่นยำสัมพัทธ์ที่ 10 −17

กระบวนการธาตุเป็นที่รู้จักกันในธรรมชาติโดยมีความถี่ตั้งแต่ ~10 −16 Hz (ความถี่ของการหมุนรอบดวงอาทิตย์รอบใจกลางกาแล็กซี) ถึง ~1035 Hz (ความถี่ของการสั่นของสนามลักษณะเฉพาะของรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงมากที่สุด) .

ความถี่วงจร

ความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง

ความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง (ความถี่พัลส์) คือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับจำนวนเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา หน่วยของความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องคือวินาทียกกำลังลบแรก ( s −1, s−1) แต่ในทางปฏิบัติ เฮิรตซ์มักจะใช้เพื่อแสดงความถี่พัลส์

ความถี่ในการหมุน

ความเร็วรอบเป็นปริมาณทางกายภาพเท่ากับจำนวนรอบทั้งหมดต่อหน่วยเวลา หน่วยของความเร็วในการหมุนเป็นวินาทียกกำลังลบแรก ( s −1, s−1) การปฏิวัติต่อวินาที หน่วยที่ใช้บ่อยคือ รอบต่อนาที รอบต่อชั่วโมง เป็นต้น

ปริมาณอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความถี่

ด้านมาตรวิทยา

การวัด

• เครื่องวัดความถี่ใช้ในการวัดความถี่ ประเภทต่างๆรวมถึง: สำหรับการวัดความถี่ของพัลส์ - การนับอิเล็กทรอนิกส์และตัวเก็บประจุสำหรับการกำหนดความถี่ของส่วนประกอบสเปกตรัม - เครื่องวัดความถี่เรโซแนนซ์และเฮเทอโรไดน์รวมถึงเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม
• เพื่อสร้างความถี่ด้วยความแม่นยำที่กำหนด มีการใช้มาตรการต่างๆ - มาตรฐานความถี่ (ความแม่นยำสูง), เครื่องสังเคราะห์ความถี่, เครื่องกำเนิดสัญญาณ ฯลฯ
• เปรียบเทียบความถี่ด้วยเครื่องเปรียบเทียบความถี่หรือออสซิลโลสโคปโดยใช้ตัวเลข Lissajous

มาตรฐาน

• ระบุมาตรฐานหลักของหน่วยเวลา ความถี่ และมาตราส่วนเวลาของประเทศ GET 1-98 - ตั้งอยู่ที่ VNIIFTRI
• มาตรฐานรองของหน่วยเวลาและความถี่ VET 1-10-82- ตั้งอยู่ใน SNIIM (โนโวซีบีสค์)

ดูสิ่งนี้ด้วย

หมายเหตุ

วรรณกรรม

• Fink L. M. สัญญาณรบกวนข้อผิดพลาด ... - M.: วิทยุและการสื่อสาร 2527
• หน่วยของปริมาณทางกายภาพ. Burdun G. D. , Bazakutsa V. A. - คาร์คิฟ: โรงเรียนวิชชา
• คู่มือฟิสิกส์. Yavorsky B. M. , Detlaf A. A. - M.: Nauka

ลิงค์

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2553 .

• การอนุญาต
• ฟิสิกส์เคมี

ดูว่า "ความถี่" คืออะไรในพจนานุกรมอื่น ๆ :

ความถี่- (1) จำนวนการเกิดซ้ำของปรากฏการณ์เป็นระยะต่อหน่วยเวลา (2) H. lateral frequency ความถี่พาหะมากหรือน้อยของเครื่องกำเนิดความถี่สูงที่เกิดขึ้นเมื่อ (ดู) (3) N. ของการหมุนมีค่าเท่ากับอัตราส่วนของจำนวนรอบ ... ... สารานุกรมมหาโปลีเทคนิค

ความถี่- ความถี่ไอออนพลาสมา - ความถี่ของการสั่นของไฟฟ้าสถิตที่สามารถสังเกตได้ในพลาสมา อุณหภูมิของอิเล็กตรอนซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิของไอออนมาก ความถี่นี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ประจุ และมวลของพลาสมาไอออน ... ... เงื่อนไขพลังงานนิวเคลียร์

ความถี่- ความถี่, ความถี่, pl. (พิเศษ) ความถี่ ความถี่ ผู้หญิง. (หนังสือ). 1. เฉพาะหน่วย สิ่งที่ทำให้ไขว้เขว คำนาม บ่อย ความถี่ของคดี ความถี่จังหวะ อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น ความถี่ปัจจุบัน 2. ค่าที่แสดงระดับของการเคลื่อนไหวบ่อยครั้งบางประเภท ... พจนานุกรมอูชาคอฟ

ความถี่- s; ความถี่; และ. 1. ถึงบ่อย (1 หลัก) ติดตามความถี่ของการทำซ้ำของการเคลื่อนไหว ชั่วโมงที่จำเป็นในการปลูกมันฝรั่ง ให้ความสนใจกับอัตราชีพจร 2. จำนวนซ้ำของการเคลื่อนไหวเดียวกัน ความผันผวนในสิ่งที่ล. หน่วยของเวลา H. ล้อหมุน. ช... พจนานุกรมสารานุกรม

ความถี่- (ความถี่) จำนวนช่วงเวลาต่อวินาที ความถี่เป็นส่วนกลับของช่วงเวลาการแกว่ง เช่น. ถ้าความถี่ กระแสสลับ f = 50 การสั่นต่อวินาที (50 N) จากนั้นคาบ T = 1/50 วินาที ความถี่วัดเป็นเฮิรตซ์ เมื่อกำหนดลักษณะของรังสี ... ... พจนานุกรมทางทะเล

ความถี่- หีบเพลงปาก, พจนานุกรมการสั่นของคำพ้องความหมายของรัสเซีย ความถี่ของคำนาม ความหนาแน่น ความหนาแน่น (เกี่ยวกับพืชพรรณ)) พจนานุกรมคำพ้องความหมายของรัสเซีย บริบท 5.0 สารสนเทศ 2555 ... พจนานุกรมคำพ้อง

ความถี่- การเกิดเหตุการณ์สุ่มคืออัตราส่วน m/n ของจำนวน m ของการเกิดเหตุการณ์นี้ในลำดับการทดลองที่กำหนด (การเกิดขึ้นของมัน) ต่อจำนวนการทดลองทั้งหมด n ครั้ง คำว่าความถี่ยังใช้ในความหมายของการเกิดขึ้น ในหนังสือเล่มเก่า... พจนานุกรมสถิติสังคมวิทยา

พิจารณารูปต่อไปนี้:

มันมีลูกตุ้มที่เหมือนกันสองลูก ดังที่เห็นได้จากรูป ลูกตุ้มลูกแรกจะแกว่งด้วยวงสวิงที่ใหญ่กว่าลูกที่สอง กล่าวคือ ตำแหน่งสูงสุดที่ลูกตุ้มลูกแรกอยู่ห่างกันมากกว่าตำแหน่งของลูกตุ้มลูกที่สอง

แอมพลิจูด

• แอมพลิจูดของการสั่น- ค่าเบี่ยงเบนที่ใหญ่ที่สุดของตัวสั่นจากตำแหน่งสมดุลในค่าสัมบูรณ์

โดยปกติแล้วจะใช้ตัวอักษร A เพื่อแสดงถึงความกว้างของการสั่นสะเทือน หน่วยวัดของ แอมพลิจูดจะเหมือนกับหน่วยของความยาว นั่นคือ หน่วยเป็น เมตร เซนติเมตร เป็นต้น โดยหลักการแล้ว แอมพลิจูดสามารถเขียนเป็นหน่วยของมุมระนาบได้ เนื่องจากแต่ละส่วนโค้งของวงกลมจะสอดคล้องกับมุมศูนย์กลางเพียงมุมเดียว

กล่าวกันว่าวัตถุที่สั่นจะทำให้การสั่นสมบูรณ์หนึ่งครั้งเมื่อเคลื่อนที่ในเส้นทางเท่ากับสี่แอมพลิจูด

ระยะเวลาการสั่น

• ระยะเวลาการสั่นคือเวลาที่ร่างกายใช้ในการสั่นอย่างสมบูรณ์

ระยะเวลาการแกว่งจะแสดงด้วยตัวอักษร T หน่วยของระยะเวลาการสั่น T คือวินาที

หากเราแขวนลูกบอลที่เหมือนกันสองลูกบนด้ายที่มีความยาวต่างกัน แล้วนำมาแกว่งไปมา เราจะสังเกตเห็นว่าในช่วงเวลาเดียวกัน ลูกบอลจะแกว่งเป็นจำนวนที่ต่างกัน ลูกบอลที่ห้อยลงมาจากเชือกสั้นจะแกว่งไปมามากกว่าลูกบอลที่ห้อยลงมาจากเชือกยาว

ความถี่การสั่น

• ความถี่การสั่นเรียกจำนวนการสั่นที่เกิดขึ้นในหน่วยเวลา

ความถี่การแกว่งจะแสดงด้วยตัวอักษร ν (อ่านว่า "nu") หน่วยของความถี่การแกว่งเรียกว่า เฮิรตซ์ หนึ่งเฮิรตซ์หมายถึงการสั่นหนึ่งครั้งต่อวินาที

ช่วงเวลาและความถี่ของการสั่นนั้นเชื่อมต่อกันด้วยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ความถี่ การสั่นสะเทือนฟรีเรียกว่าความถี่ธรรมชาติของระบบสั่น แต่ละระบบมีความถี่การสั่นของตัวเอง

เฟสการสั่น

นอกจากนี้ยังมีสิ่งที่เรียกว่าเฟสของการแกว่ง ลูกตุ้มสองลูกสามารถมีความถี่การสั่นเท่ากันได้ แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถแกว่งได้ในเฟสต่างๆ กัน นั่นคือความเร็วของมันจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามในเวลาใดก็ได้

• หากความเร็วของลูกตุ้ม ณ ช่วงเวลาใด ๆ ถูกชี้ไปในทิศทางเดียวกัน พวกเขาจะบอกว่าลูกตุ้มสั่นในระยะการแกว่งเดียวกัน

ลูกตุ้มยังสามารถแกว่งได้ด้วยความแตกต่างของเฟส ซึ่งในกรณีนี้ ทิศทางของความเร็วจะตรงกันในบางจุดของเวลา และบางจุดจะไม่ตรงกัน

สถานะเชิงกลควอนตัมมี ความหมายทางกายภาพพลังงานของสถานะนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับระบบของหน่วยมักจะถูกเลือกในลักษณะที่ความถี่และพลังงานแสดงในหน่วยเดียวกัน (กล่าวคือปัจจัยการแปลงระหว่างความถี่และพลังงานคือค่าคงที่ของพลังค์ในสูตร อี = ชม.ν - ถูกเลือกเท่ากับ 1)

ตาของมนุษย์ไวต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ตั้งแต่ 4⋅10 14 ถึง 8⋅10 14 Hz (แสงที่มองเห็นได้); ความถี่การสั่นจะกำหนดสีของแสงที่สังเกตได้ เครื่องวิเคราะห์การได้ยินของมนุษย์รับรู้คลื่นเสียงที่มีความถี่ตั้งแต่ 20 Hz ถึง 20 kHz สัตว์ต่างชนิดกันมีช่วงความถี่ของความไวต่อการสั่นสะเทือนทางแสงและเสียงที่แตกต่างกัน

อัตราส่วนของความถี่ของการสั่นของเสียงแสดงโดยใช้ช่วงเสียงดนตรี เช่น อ็อกเทฟ ห้า สาม เป็นต้น ช่วงเวลาหนึ่งอ็อกเทฟระหว่างความถี่ของเสียงหมายความว่าความถี่เหล่านี้ต่างกัน 2 เท่า ซึ่งเป็นช่วงห่างของความถี่ที่ห้าอย่างแท้จริง อัตราส่วนของความถี่ 3 ⁄ 2 . นอกจากนี้ยังใช้ทศวรรษเพื่ออธิบายช่วงความถี่ - ช่วงเวลาระหว่างความถี่ที่แตกต่างกัน 10 เท่า ดังนั้น ช่วงความไวของเสียงของมนุษย์คือ 3 ทศวรรษ (20 Hz - 20,000 Hz) เพื่อวัดความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดมาก ความถี่เสียงหน่วยต่างๆ เช่น เซ็นต์ (อัตราส่วนความถี่ 2 1/1200) และมิลลิออคเทฟ (อัตราส่วนความถี่ 2 1/1000)

ยูทูบ สารานุกรม

1 / 5

✪ ความแตกต่างระหว่าง VOLTAGE และ CURRENT คืออะไร

✪ตำนานของ 20Hz และ 20kHz ทำไมต้องเป็นช่วงดังกล่าว?

✪ 432Hz การซ่อมแซม DNA จักระ และการทำความสะอาดออร่า จังหวะไม่ตรงกัน

✪ พลังงานและความถี่ของการสั่นสะเทือน - สนามเด็กเล่นใหม่สำหรับจิตใจ

✪ วิธีเพิ่มความถี่การสั่นสะเทือนของร่างกายใน 10 นาที การรักษาด้วยการสั่นสะเทือน Theta Healing, Honey

คำบรรยาย

ความถี่ทันทีและความถี่ของส่วนประกอบสเปกตรัม

สัญญาณเป็นระยะมีลักษณะเฉพาะด้วยความถี่ชั่วขณะ ซึ่งเป็น (ขึ้นอยู่กับปัจจัย) อัตราการเปลี่ยนเฟส แต่สัญญาณเดียวกันสามารถแสดงเป็นผลรวมของส่วนประกอบสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่มีความถี่ (คงที่) ของตัวเอง คุณสมบัติของความถี่ชั่วขณะและความถี่ขององค์ประกอบสเปกตรัมนั้นแตกต่างกัน

ความถี่วงจร

ในกรณีที่ใช้องศาต่อวินาทีเป็นหน่วยของความถี่เชิงมุม ความสัมพันธ์กับความถี่ปกติจะเป็นดังนี้: ω \u003d 360 ° ν

เชิงตัวเลข ความถี่ของวงจรจะเท่ากับจำนวนของรอบ (การสั่น, การหมุนรอบ) ใน 2π วินาที การแนะนำของความถี่เป็นวงกลม (ในมิติหลัก - เรเดียนต่อวินาที) ช่วยให้สูตรต่างๆ ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและอิเล็กทรอนิกส์ง่ายขึ้น ดังนั้น ความถี่วงจรเรโซแนนซ์ของวงจร LC แบบสั่นจึงเท่ากับ ω L C = 1 / L C , (\displaystyle \omega _(LC)=1/(\sqrt (LC)),)ในขณะที่ความถี่เรโซแนนซ์ปกติ ν L C = 1 / (2 π L C) . (\displaystyle \nu _(LC)=1/(2\pi (\sqrt (LC))).)ในขณะเดียวกัน สูตรอื่น ๆ ก็ซับซ้อนมากขึ้น การพิจารณาอย่างแน่วแน่ที่สนับสนุนความถี่วงจรคือปัจจัย 2π และ 1/(2π ) ซึ่งปรากฏในสูตรต่างๆ เมื่อใช้เรเดียนเพื่อวัดมุมและเฟส จะหายไปเมื่อมีการแนะนำความถี่วงจร

ในกลศาสตร์ เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่แบบหมุน อะนาล็อกของความถี่เป็นวงกลมคือความเร็วเชิงมุม

ความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง

ความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง (ความถี่พัลส์) คือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับจำนวนเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลา หน่วยของความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องคือวินาทีถึงลบหนึ่งองศา (การกำหนดของรัสเซีย: s −1; ระหว่างประเทศ: s−1). ความถี่ 1 วินาที −1 เท่ากับความถี่ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้นใน 1 วินาที

ความถี่ในการหมุน

ความเร็วรอบเป็นปริมาณทางกายภาพเท่ากับจำนวนรอบทั้งหมดต่อหน่วยเวลา หน่วยของความเร็วในการหมุนเป็นวินาทียกกำลังลบแรก ( s −1, s−1) การปฏิวัติต่อวินาที หน่วยที่ใช้บ่อยคือ รอบต่อนาที รอบต่อชั่วโมง เป็นต้น

ปริมาณอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความถี่

หน่วย

ในระบบ SI หน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ หน่วยนี้เปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2473 โดย International Electrotechnical Commission และในปี พ.ศ. 2503 ได้รับการรับรองให้ใช้ทั่วไปโดยการประชุมใหญ่สามัญว่าด้วยน้ำหนักและการวัดครั้งที่ 11 ในฐานะหน่วย SI ก่อนหน้านั้นหน่วยของความถี่คือ รอบต่อวินาที(1 รอบต่อวินาที \u003d 1 Hz) และอนุพันธ์ (กิโลเฮิรตซ์ต่อวินาที, เมกะไซเคิลต่อวินาที, กิโลเมตรเมกะไซเคิลต่อวินาที, เท่ากับกิโลเฮิรตซ์, เมกะเฮิรตซ์และกิกะเฮิรตซ์ตามลำดับ)

ด้านมาตรวิทยา

ในการวัดความถี่จะใช้เครื่องวัดความถี่ประเภทต่าง ๆ รวมถึง: เพื่อวัดความถี่ของพัลส์ - การนับอิเล็กทรอนิกส์และตัวเก็บประจุเพื่อกำหนดความถี่ของส่วนประกอบสเปกตรัม - เครื่องวัดความถี่เรโซแนนซ์และเฮเทอโรไดน์รวมถึงเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม ในการสร้างความถี่ด้วยความแม่นยำที่กำหนด มีการใช้มาตรการต่างๆ - มาตรฐานความถี่ (ความแม่นยำสูง), เครื่องสังเคราะห์ความถี่, เครื่องกำเนิดสัญญาณ ฯลฯ ความถี่จะถูกเปรียบเทียบกับเครื่องเปรียบเทียบความถี่หรือใช้ออสซิลโลสโคปโดยใช้ตัวเลข Lissajous

มาตรฐาน

มาตรฐานความถี่แห่งชาติใช้ในการสอบเทียบเครื่องมือวัดความถี่ ในรัสเซีย มาตรฐานความถี่แห่งชาติประกอบด้วย:

• รัฐหลักและมาตรฐานของเวลา ความถี่และระดับประเทศเวลา GET1-98 ตั้งอยู่ที่ VNIIFTRI
• มาตรฐานรองของหน่วยเวลาและความถี่ VET 1-10-82- ตั้งอยู่ใน SNIIM (โนโวซีบีสค์)

คอมพิวเตอร์

การคำนวณความถี่ของเหตุการณ์ที่เกิดซ้ำจะดำเนินการโดยคำนึงถึงจำนวนเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนด จำนวนผลลัพธ์จะถูกหารด้วยระยะเวลาของช่วงเวลาที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น หากเหตุการณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน 71 เหตุการณ์เกิดขึ้นภายใน 15 วินาที ความถี่ก็จะเท่ากับ

หากจำนวนตัวอย่างที่ได้รับมีน้อย เทคนิคที่แม่นยำกว่าคือการวัดช่วงเวลาสำหรับจำนวนครั้งของเหตุการณ์ที่เป็นปัญหา แทนที่จะหาจำนวนเหตุการณ์ภายในช่วงเวลาที่กำหนด การใช้วิธีหลังทำให้เกิดข้อผิดพลาดแบบสุ่มระหว่างศูนย์และจำนวนแรก เฉลี่ยครึ่งหนึ่งของจำนวนนับ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยในความถี่ที่คำนวณได้Δν = 1/(2 ตม) หรือความสัมพันธ์ข้อผิดพลาด Δ ν /ν = 1/(2โวลต์ตม ) , ที่ไหนตม คือช่วงเวลาและ ν คือความถี่ที่วัดได้ ข้อผิดพลาดจะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ปัญหานี้มีความสำคัญมากที่สุดสำหรับความถี่ต่ำ โดยที่จำนวนตัวอย่างเอ็น น้อย.

วิธีการวัด

วิธีสโตรโบสโคป

การใช้อุปกรณ์พิเศษ - สโตรโบสโคป - เป็นหนึ่งในวิธีแรกในประวัติศาสตร์ในการวัดความเร็วในการหมุนหรือการสั่นสะเทือนของวัตถุต่างๆ กระบวนการวัดใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบสโตรโบสโคป (โดยปกติคือหลอดไฟสว่างที่ให้แสงวาบสั้นๆ เป็นระยะ) ความถี่ของแสงจะถูกปรับโดยใช้โซ่ไทม์มิ่งที่ปรับเทียบล่วงหน้า แหล่งกำเนิดแสงจะพุ่งตรงไปที่วัตถุที่กำลังหมุน จากนั้นอัตราการกะพริบจะค่อยๆ เปลี่ยนไป เมื่อความถี่ของการกะพริบเท่ากันกับความถี่ของการหมุนหรือการสั่นของวัตถุ วัตถุหลังจะมีเวลาในการทำให้วัฏจักรการสั่นสมบูรณ์สมบูรณ์และกลับสู่ตำแหน่งเดิมในช่วงเวลาระหว่างการกะพริบสองครั้ง ดังนั้นเมื่อส่องสว่างด้วยหลอดสโตรโบสโคป วัตถุนี้จะดูเหมือนหยุดนิ่ง ที่ วิธีนี้อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียคือ ถ้าความถี่ในการหมุนของวัตถุ ( x) ไม่เท่ากับความถี่แฟลช ( ย) แต่เป็นสัดส่วนกับสัมประสิทธิ์จำนวนเต็ม (2 x , 3xเป็นต้น) วัตถุจะยังคงดูนิ่งเมื่อได้รับแสงสว่าง

นอกจากนี้ยังใช้วิธีสโตรโบสโคปสำหรับ ปรับจูนความถี่ของการหมุน (การสั่น) ในกรณีนี้ ความถี่ของการกะพริบจะคงที่ และความถี่ของการเคลื่อนที่เป็นระยะของวัตถุจะเปลี่ยนไปจนกว่าจะเริ่มปรากฏอยู่นิ่ง

วิธีการตี

คลื่นทั้งหมดเหล่านี้ ตั้งแต่ความถี่ต่ำสุดของคลื่นวิทยุไปจนถึงความถี่สูงของรังสีแกมมา โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกัน และเรียกทั้งหมดว่า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า. พวกมันทั้งหมดแพร่กระจายในสุญญากาศด้วยความเร็วแสง

ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็คือความยาวคลื่นคลื่น ความยาวคลื่นแปรผกผันกับความถี่ ดังนั้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีมากกว่า ความถี่สูงมีความยาวคลื่นสั้นกว่าและในทางกลับกัน ในสุญญากาศ ความยาวคลื่น

ที่ไหน กับคือความเร็วแสงในสุญญากาศ ในสื่อที่เฟสความเร็วของการแพร่กระจาย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ค′ แตกต่างจากความเร็วแสงในสุญญากาศ ( ค′ = ค/น, ที่ไหน น- ดัชนีการหักเหของแสง) ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นและความถี่จะเป็นดังนี้:

คุณลักษณะอื่นที่ใช้บ่อยของคลื่นคือจำนวนคลื่น (ความถี่เชิงพื้นที่) ซึ่งเท่ากับจำนวนคลื่นที่พอดีต่อหน่วยความยาว: เค= 1/λ . บางครั้งค่านี้ใช้กับปัจจัย 2π โดยเปรียบเทียบกับความถี่ปกติและความถี่แบบวงกลม เค s = 2π/λ . ในกรณีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวกลาง

เสียง

คุณสมบัติของเสียง (การสั่นแบบยืดหยุ่นเชิงกลของตัวกลาง) ขึ้นอยู่กับความถี่ บุคคลสามารถได้ยินเสียงสั่นสะเทือนด้วยความถี่ 20 Hz พอดีกับช่วงโน้ต 50 Hz. ใน อเมริกาเหนือ(สหรัฐอเมริกา, แคนาดา, เม็กซิโก), ภาคกลางและในบางประเทศทางตอนเหนือของอเมริกาใต้ (บราซิล, เวเนซุเอลา, โคลอมเบีย, เปรู) รวมถึงในบางประเทศในเอเชีย (ทางตะวันตกเฉียงใต้ของญี่ปุ่นใน เกาหลีใต้, ซาอุดีอาระเบีย, ฟิลิปปินส์ และไต้หวัน) ใช้ความถี่ 60 Hz. ดูมาตรฐานตัวเชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้า และความถี่ไร้สายในประเทศ เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนเกือบทั้งหมดทำงานได้ดีเท่ากันในเครือข่ายที่มีความถี่ 50 และ 60 Hz โดยมีเงื่อนไขว่าแรงดันไฟหลักจะเท่ากัน ในตอนท้ายของวันที่ 19 - ครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ก่อนการกำหนดมาตรฐานความถี่จาก 16 แม้ว่าจะเพิ่มการสูญเสียระหว่างการส่งสัญญาณในระยะทางไกล - เนื่องจากการสูญเสียความจุ การเพิ่มขึ้นของความต้านทานอุปนัยของสายและการสูญเสีย