Γιατί εάν παράγονται συχνότητα κυμάτων μικρότερη από τη θεμελιώδη μη ακίνητη;
Κατανόηση της θεμελιώδους συχνότητας και των σταθερών κυμάτων
* Θεμελιώδης συχνότητα: Αυτή είναι η χαμηλότερη φυσική συχνότητα στην οποία ένα σύστημα (όπως μια συμβολοσειρά, ένας σωλήνας ή ένα drumhead) μπορεί να δονείται. Είναι η συχνότητα που παράγει το πιο βασικό, απλούστερο πρότυπο δόνησης.
* Σταθερά κύματα: Αυτά είναι τα πρότυπα κύματος που φαίνεται να είναι ακίνητα επειδή η παρεμβολή δύο κυμάτων που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις δημιουργούν σημεία μέγιστου πλάτους (Antinodes) και μηδενικού εύρους (κόμβοι).
Γιατί οι χαμηλότερες συχνότητες δεν δημιουργούν σταθερά κύματα
1. συντονισμός: Τα κύματα που στέκονται μόνο σχηματίζονται όταν η συχνότητα των εισερχόμενων κυμάτων αντιστοιχεί (ή είναι πολλαπλάσιο) των φυσικών συντονιστικών συχνότητας του συστήματος. Αυτές οι συχνότητες συντονισμού καθορίζονται από τις φυσικές ιδιότητες του συστήματος (π.χ. μήκος, τάση, μάζα ανά μονάδα μήκους).
2. παρεμβολή: Για να σχηματιστεί ένα σταθερό κύμα, το εισερχόμενο κύμα και το αντανακλασμένο κύμα του πρέπει να παρεμβαίνουν εποικοδομητικά. Αυτό σημαίνει ότι οι κορυφές και οι κοιλότητες των δύο κυμάτων πρέπει να ευθυγραμμιστούν.
3. Συχνότητα και μήκος κύματος: Η σχέση μεταξύ της συχνότητας (F), του μήκους κύματος (λ) και της ταχύτητας του κύματος (V) δίνεται από:
* v =fλ
* Μια χαμηλότερη συχνότητα σημαίνει μεγαλύτερο μήκος κύματος.
* Ένα μεγαλύτερο μήκος κύματος δεν θα ταιριάζει σωστά στις οριακές συνθήκες του συστήματος για την εποικοδομητική παρεμβολή.
Παράδειγμα:ένα όργανο με χορδές
Φανταστείτε μια κιθάρα.
* Θεμελιώδης συχνότητα: Αυτή είναι η σημείωση που παράγει η συμβολοσειρά όταν απομακρύνεται.
* Κάτω συχνότητες: Εάν προσπαθήσετε να αναγκάσετε ένα κύμα με συχνότητα χαμηλότερη από τη θεμελιώδη πάνω στη συμβολοσειρά, το μήκος κύματος του κύματος θα είναι πολύ μεγάλο για να χωρέσει μέσα στο μήκος της συμβολοσειράς. Το κύμα θα αντικατοπτρίζει εμπρός και πίσω, αλλά δεν θα παρεμβαίνει εποικοδομητικά για να παράγει ένα σταθερό κύμα.
Συμπέρασμα
Συνοπτικά, ένα κύμα με συχνότητα χαμηλότερη από τη θεμελιώδη συχνότητα ενός συστήματος δεν θα δημιουργήσει ένα σταθερό κύμα επειδή δεν μπορεί να εκπληρώσει τις συνθήκες συντονισμού και εποικοδομητικής παρεμβολής που απαιτούνται για τον σχηματισμό τους.
