Periodický pohyb je opakující se a nepřetržitý pohyb objektu v pravidelném intervalu. Jednoduchý harmonický pohyb je druh periodického pohybu.
Lineární frekvence je počet vibrací, opakování nebo oscilací dokončených předmětem nebo tělem za jednotku sekundy. Převrácená hodnota časového období udává frekvenci. Slovo lineární frekvence se používá pro její odlišení od prostorové frekvence a úhlové frekvence.
Čas, který objekt potřebuje k pokrytí celého cyklu, je časové období. Například: pokud ladička zavibruje 5krát za sekundu, pak bude lineární frekvence 5 Hz. Frekvence hraje ve fyzice zásadní roli při vyprávění o rychlosti oscilací a vibrací, jako jsou zvukové signály, rádiové vlny a světlo.
Lineární frekvenční rovnice
Lineární frekvence je obvykle doba potřebná k dokončení jedné oscilace nebo vibrace. Časový úsek udává čas, který objekt spotřebovává k dokončení jednoho cyklu. Frekvence a perioda jsou ve vzájemném vztahu jako: f = 1/T
Pro vlnovou rovnici se lineární frekvence vypočítá z rovnice: f = c/λ
Zde,
c se rovná rychlosti vlny
λ je vlnová délka.
Lineární frekvence se vypočítá ze vztahu:
ω = 2πf
Lineární frekvenční jednotky
Pro oscilace, vlny a jednoduchá harmonická pohyb, frekvence je počet vibrací za jednu sekundu. Jednotka frekvence je pojmenována po slavném fyzikovi Heinrichu Hertzovi. Jeho jednotka SI je Hertz (Hz). Předtím bývalo jednotkou frekvence cps, tedy cykly za sekundu. Protože jednotka pro periodu je druhá pro všechny systémy, pro rotační a oběhová zařízení, frekvence se označuje jako otáčky za minutu, zkráceně otáčky za minutu. Zde se 60 otáček za minutu rovná jednomu hertzu. Pro lineární frekvenci je další jednotkou: s-1
Symbol lineární frekvence
Frekvence vypovídá o vibracích nebo cyklech dokončených za jednotku času. Je nezbytné specifikovat povahu a charakter mnoha důležitých fyzikálních pojmů, jako je oscilace, periodický pohyb, vlny, světlo a měnící se proud a napětí.
Standardní symbol, který se používá k reprezentaci lineární frekvence, je f. Obecně pro oscilaci a SHM f se používá. Ale pro světlo a vlny existuje další symbol používaný k označení frekvence. Je to řecký symbol ν.
Úhlová frekvence vs lineární frekvence
Úhlová frekvence kmitání a její lineární frekvence jsou dva různé pojmy. U oscilačního objektu úhlová frekvence udává fázovou změnu, která je úhlovým posunutím. Frekvence zároveň vypovídá o oscilaci dokončené za jednotku času.
Udává vztah mezi frekvencí a úhlová frekvence kmitání. Pro jednoduchý harmonický pohyb nebo jednoduše oscilaci je vzorec úhlové frekvence odvozen vynásobením lineární frekvence úhlem, který je pokryt oscilujícími částicemi. Pro jeden úplný cyklus je úhel 2π.
Kulička například osciluje a dokončí 5 otáček za 1 sekundu. Potom by frekvence byla 5 Hz a úhlová frekvence by byla 10π rad/s.
| Úhlová frekvence | Lineární frekvence |
|---|---|
| Změna úhlu kmitajícího tělesa nebo jednoduše úhlové posunutí se nazývá úhlová frekvence. | Oscilace nebo vibrace dokončené za jednu sekundu jsou frekvencí předmětu nebo částice. |
| Úhlová frekvence je reprezentována symbolem ω. | Lineární frekvence je reprezentována ν. |
| Jeho standardní jednotkou je radián za sekundu (rad/s). | Jednotkou frekvence SI je Hertz (Hz). |
Vzorec pro úhlovou frekvenci je ω =2πf nebo ω = 2π/T | Rovnice pro lineární frekvenci je: f = 1/T |
Jak najít lineární frekvenci
K nalezení lineární frekvence jakéhokoli vibračního předmětu nebo oscilačního tělesa se používají vzorce: f=1/T
f je frekvence a T je perioda
Nebo f=c/λ
c je rychlost vlny a λ je vlnová délka.
Například kyvadlo kmitá s periodou 0.5 sekundy. Pak by frekvence kyvadla byla: f=1/T
f=1/0.5
f=10/5
f=2 Hz
Ve druhém případě, je-li rychlost vlny dána jako 320 m/s a příslušná vlnová délka je dána jako 8 m, pak by frekvence byla: f=c/λ
f = 320/8
f= 4 Hz
Při výpočtu frekvence je důležité udržet všechny veličiny v jejich standardních jednotkách, jako je sekunda pro čas, pro délku by to měl být metr.
Nyní předpokládejme, že koule udělá 360 cyklů za jednu minutu, pak frekvence bude: f=360/1 min
f=360/60
f=6 Hz
Často kladené otázky (FAQ)
Vysvětlete frekvenci jednoduše.
Ve fyzice je lineární frekvence definována jako počet kmity nebo vibrace dokončené za jednu sekundu.
Frekvence v nejjednodušším pojetí je počet výskytů jakéhokoli jevu. Předpokládejme, že míček odskočí 8krát, pak frekvence odrážejícího míče je 8 Hz.
Je úhlová frekvence stejná jako lineární frekvence?
Ne, úhlová frekvence a lineární frekvence jsou dva různé fyzikální pojmy.
Úhlová frekvence vypovídá o úhlovém posunutí objektu nebo změně fáze. Lineární frekvence zároveň vypovídá o počtu oscilací nebo vibrací, které objekt pokryje za jednotku času.
Jak souvisí lineární frekvence a úhlová frekvence?
Úhlová frekvence a lineární frekvence souvisí podle vzorce:
ω = 2πf
ω je úhlová frekvence
f je lineární frekvence
Je symbolem frekvence ν nebo f?
Oba ν a f se používají k reprezentaci frekvence. Pro vlnový systém se používá ν, zatímco pro jiná oscilační tělesa, jako je kyvadlo a pružina, se používá symbol f.
Jaké je obecné pravidlo frekvence?
Frekvence dává představu o cyklech dokončených za jednu sekundu oscilačním tělesem.
Obecný vzorec nebo pravidlo pro určení hodnoty frekvence je dáno jako: f = 1/T
T představuje období. Vypovídá o době potřebné k dokončení jedné kompletní oscilace. Jednotkou frekvence je Hertz (Hz).
Jak vypočítat frekvenci?
Pro výpočet frekvence je použit vzorec f = 1/T a f = c/λ
Nejprve pro výpočet frekvence, všechny hodnoty času nebo vlnové délky a rychlosti by měly být ve svých standardních jednotkách po převodu dosadí hodnoty v příslušných rovnicích a provede zjednodušení.
Například tělo dokončí jednu oscilaci za ½ minuty. Pak by prvním krokem bylo převést období na sekundy, to znamená: T = 1/2 min
T = 1/2 x 60 sekund
T = 30 sekund
Nyní dosazením hodnoty T ve vzorci dostaneme: f = 1/T
f=1/30
f=0.03 Hz
