Amplitud versus freqüència
L'amplitud i la freqüència són dues de les propietats bàsiques dels moviments periòdics. Es requereix una comprensió adequada d'aquests conceptes en l'estudi de moviments com ara els moviments harmònics simples i els moviments harmònics esmorteïts. En aquest article, parlarem de què són la freqüència i l'amplitud, les seves definicions, la mesura i les dependències d'amplitud i freqüència i, finalment, la diferència entre amplitud i freqüència.
Freqüència
La freqüència és un concepte discutit en els moviments periòdics dels objectes. Per entendre el concepte de freqüència, cal una comprensió adequada dels moviments periòdics. Un moviment periòdic es pot considerar com qualsevol moviment que es repeteix en un període de temps determinat. Un planeta que gira al voltant del sol és un moviment periòdic. Un satèl·lit que orbita al voltant de la Terra és un moviment periòdic, fins i tot el moviment d'un conjunt de boles d'equilibri és un moviment periòdic. La majoria dels moviments periòdics que trobem són circulars, lineals o semicirculars. Un moviment periòdic té una freqüència. La freqüència vol dir com de "freqüent" és l'esdeveniment. Per simplificar, prenem la freqüència com a ocurrències per segon. Els moviments periòdics poden ser uniformes o no uniformes. Un uniforme pot tenir una velocitat angular uniforme. Funcions com la modulació d'amplitud poden tenir períodes dobles. Són funcions periòdiques encapsulades en altres funcions periòdiques. La inversa de la freqüència del moviment periòdic dóna el temps d'un període. Els moviments harmònics simples i els moviments harmònics esmorteïts també són moviments periòdics. Així, la freqüència d'un moviment periòdic també es pot obtenir utilitzant la diferència de temps entre dues ocurrències similars. La freqüència d'un pèndol simple només depèn de la longitud del pèndol i de l'acceleració gravitatòria per a petites oscil·lacions.
Amplitud
L'amplitud també és una propietat molt important d'un moviment periòdic. Per entendre el concepte d'amplitud, s'han d'entendre les propietats dels moviments harmònics. Un moviment harmònic simple és un moviment tal que la relació entre el desplaçament i la velocitat pren la forma de a=-ω2x on "a" és l'acceleració i "x" és la desplaçament. L'acceleració i el desplaçament són antiparal·lels. Això significa que la força neta sobre l'objecte també està en la direcció de l'acceleració. Aquesta relació descriu un moviment on l'objecte oscil·la al voltant d'un punt central. Es pot veure que quan el desplaçament és zero, la força neta sobre l'objecte també és zero. Aquest és el punt d'equilibri de l'oscil·lació. El màxim desplaçament de l'objecte des del punt d'equilibri es coneix com a amplitud de l'oscil·lació. L'amplitud d'una oscil·lació harmònica simple depèn estrictament de l'energia mecànica total del sistema. Per a un sistema molla-massa simple, si l'energia interna total és E, l'amplitud és igual a 2E/k, on k és la constant de molla de la molla. A aquesta amplitud, la velocitat instantània és zero; per tant, l'energia cinètica també és zero. L'energia total del sistema està en forma d'energia potencial. En el punt d'equilibri, l'energia potencial esdevé zero.
Quina diferència hi ha entre l'amplitud i la freqüència?
• L'amplitud depèn estrictament de l'energia total del sistema, mentre que la freqüència d'una oscil·lació depèn de les propietats del propi oscil·lador.
• Per a un sistema determinat, l'amplitud es pot canviar però la freqüència no.
