Ποια είναι η φυσική συχνότητα ενός υλικού;

Ο όρος "φυσική συχνότητα" συνήθως αναφέρεται στη συχνότητα με την οποία ένα αντικείμενο ή ένα σύστημα δονείται ελεύθερα όταν διαταράσσεται. Δεν είναι ιδιοκτησία που είναι εγγενές σε ένα ίδιο το υλικό. Ωστόσο, οι ιδιότητες υλικού ενός αντικειμένου επηρεάζουν σημαντικά τη φυσική του συχνότητα.

Εδώ είναι γιατί:

* Ιδιότητες υλικού:

* ακαμψία (μέτρο Young's): Ένα σκληρό υλικό θα δοθεί σε υψηλότερη φυσική συχνότητα. Σκεφτείτε μια χορδή κιθάρας - μια παχύτερη, πιο σκληρή χορδή θα παράγει υψηλότερη πίσσα (υψηλότερη συχνότητα) από ένα λεπτότερο, λιγότερο σκληρό.

* Πυκνότητα μάζας: Ένα πυκνότερο υλικό θα δοθεί σε χαμηλότερη φυσική συχνότητα. Και πάλι, φανταστείτε μια χορδή κιθάρας - μια βαρύτερη χορδή θα δονείται πιο αργά και θα παράγει ένα χαμηλότερο βήμα.

* Γεωμετρία: Το σχήμα και το μέγεθος ενός αντικειμένου διαδραματίζουν επίσης καθοριστικό ρόλο στον προσδιορισμό της φυσικής συχνότητας του. Ένα μακρύτερο, λεπτότερο αντικείμενο θα δονείται σε χαμηλότερη συχνότητα από μια μικρότερη, παχύτερη.

Παραδείγματα:

* ένα πιρούνι συντονισμού: Το μέταλλο του πιρουνιού συντονισμού έχει μια συγκεκριμένη ακαμψία και πυκνότητα. Το σχήμα και οι διαστάσεις του πιρουνιού καθορίζουν τη φυσική του συχνότητα, η οποία είναι ο συγκεκριμένος τόνος που παράγει όταν χτυπηθεί.

* Γέφυρα: Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε μια γέφυρα (χάλυβα, σκυρόδεμα) και το σχεδιασμό του (σχήμα, μέγεθος και δομές υποστήριξης) καθορίζουν τη φυσική τους συχνότητα. Εάν η γέφυρα υποβληθεί σε εξωτερικές δυνάμεις (όπως ο άνεμος) που ταιριάζει με τη φυσική της συχνότητα, θα μπορούσε να αντηχήσει και ενδεχομένως να αποτύχει.

Συνοπτικά:

Ενώ ένα υλικό δεν έχει μια ενιαία "φυσική συχνότητα", οι ιδιότητές του επηρεάζουν σημαντικά τις φυσικές συχνότητες αντικειμένων ή συστημάτων από αυτό το υλικό. Η κατανόηση αυτών των σχέσεων είναι ζωτικής σημασίας σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής, της φυσικής και της μουσικής.