機械繫統的振動和振蕩仍然是物理學中最重要的研究領域之一。幾乎每個系統都以各種各樣的方式自由振蕩或振動。
一個海洋浮標,一把吉他,一個盪鞦韆的孩子,或者心髒的跳動都有什麼共同點?它們都會振蕩,這意味著它們在兩點之間來回移動。人體本身就是振動現象的寶庫。甚至我們體內的原子也會振動。每個振蕩的系統都有一些共同點。它包括力量和能量。你可以透過推動孩子擺動來啟動一個動作,或者你可以透過加熱來增加原子在晶體中振動的能量。所以振蕩產生了波。
振蕩或波有什麼共同點?這種現象的特點是週期性。很明顯,一小部分基本原則描述了所有的現象,這些現象證明它們比你想象的要普遍。你會註意到每一種現象都有一種特定的模式或運動,這種模式或運動會一次又一次地重覆出現。週期運動是一種以固定的間隔反覆重覆的運動,例如吉他弦所表現出的運動或孩子在鞦韆中的來回運動。完成一個振動週期或振蕩的時間稱為波的週期。頻率只是指每秒發生振蕩的週期數。
波的頻率只是指一秒鐘內發生的完整週期或振蕩的次數。它的測量單位是每秒迴圈數或赫茲(Hz)。一個週期是一個完整的振蕩,一個振動可以是一個或多個事件,而振蕩大多是重覆的週期數。通常用字母“f”表示,表示為:
f=1/T,其中“T”表示時間段,“f”表示頻率。
週期是頻率的倒數,定義為振動或振蕩一次完整往返所用的時間。它只是指某件事情週期性發生的時間,以每一週期的秒為單位。時間週期是頻率的倒數,這意味著兩個量彼此成反比。在方程形式中,週期表示為:
T=1/f,其中“f”是頻率,“T”是時間段。
週期和頻率這兩個術語是相關的,因為它們表現出某種運動模式,但它們明顯不同。兩者都與週期性現象有關,往往相互混淆。週期是指一個波完成一個完整的振蕩或振動週期所需的時間。相反,頻率是指每秒發生的完整週期或振蕩的次數。週期是和時間有關的量,而頻率是和速率有關的。週期只是指某件事週期性發生的時間,而頻率則是指發生的頻率。
這兩個量彼此成反比。頻率以每秒週期數、每秒波數、每秒振動數等表示,通常用字母“f”表示。週期以每週期的秒數表示。頻率單位為赫茲(Hz),“T”表示一次完整振蕩的時間週期。在數學術語中,這兩個量是相互倒數的。在方程形式中,頻率和週期表示為:
f=1/T,其中f為頻率,T為週期。
也可以表示為:
T=1/f
假設一個波需要1秒來上下振蕩,也就是說波的時間週期是1秒。頻率和週期成反比。因為一秒鐘內只有一個週期,所以波的頻率是每秒1個週期。如果這個波花了半秒鐘來振蕩整個週期,那麼這個波的週期是0.5秒,頻率是1/0.5=2,也就是每秒2個週期。所以,時間越長,頻率越低,反之亦然。
頻率和時間週期是波的基本引數,兩者相互聯絡,但在數量上卻有明顯的區別。波的頻率與速率量有關,而波的時間週期與時間量有關。時間週期是指波完成一個完整的振蕩或振動週期所需的時間,與頻率成反比。頻率是指在一秒鐘內發生的振動次數,這是時間週期的倒數。頻率通常以赫茲(Hz)為單位,週期以秒為單位。兩者都成反比,也就是說,頻率越高,週期越短,反之亦然。頻率用字母“f”表示,週期用“T”表示。
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