Ketentuan dasar:
Gerakan osilasi- gerakan yang berulang secara tepat atau kira-kira secara berkala.
Osilasi yang besarannya berubah-ubah terhadap waktu menurut hukum sinus atau kosinus adalah harmonis.
Periode osilasi T adalah periode waktu terpendek setelah nilai semua besaran yang mencirikan gerak osilasi diulang. Selama periode waktu ini, terjadi satu osilasi penuh.
Frekuensi Osilasi periodik adalah jumlah osilasi lengkap yang terjadi per satuan waktu. .
Berhubung dgn putaran Frekuensi osilasi (melingkar) adalah banyaknya osilasi lengkap yang terjadi dalam 2π satuan waktu.
Harmonis osilasi adalah osilasi yang besaran osilasinya x berubah terhadap waktu menurut hukum:
,
dimana A, ω, φ 0 adalah nilai konstan.
A > 0 – nilai yang sama dengan nilai absolut terbesar dari besaran berfluktuasi x dan disebut amplitudo keraguan.
Ekspresi tersebut menentukan nilai x pada waktu tertentu dan disebut fase keraguan.
Pada saat penghitungan waktu dimulai (t = 0), fase osilasi sama dengan fase awal φ 0.
pendulum matematika- ini adalah sistem yang diidealkan, yaitu titik material yang digantungkan pada seutas benang tipis, tidak berbobot, dan tidak dapat diperpanjang.
Periode osilasi bebas bandul matematika: .
Pendulum pegas- suatu titik material yang diikatkan pada pegas dan mampu berosilasi di bawah pengaruh gaya elastis.
Periode osilasi bebas bandul pegas: .
pendulum fisik adalah benda tegar yang mampu berputar pada sumbu horizontal di bawah pengaruh gravitasi.
Periode osilasi bandul fisika : .
teorema Fourier: setiap sinyal periodik nyata dapat direpresentasikan sebagai jumlah osilasi harmonik dengan amplitudo dan frekuensi berbeda. Jumlah ini disebut spektrum harmonik dari sinyal tertentu.
Dipaksa disebut osilasi yang disebabkan oleh aksi gaya luar F(t) pada sistem, yang berubah secara berkala seiring waktu.
Gaya F(t) disebut gaya pengganggu.
Kabur osilasi adalah getaran yang energinya berkurang seiring waktu, yang berhubungan dengan penurunan energi mekanik sistem osilasi akibat aksi gesekan dan gaya hambatan lainnya.
Jika frekuensi osilasi sistem bertepatan dengan frekuensi gaya pengganggu, maka amplitudo osilasi sistem meningkat tajam. Fenomena ini disebut resonansi.
Perambatan osilasi dalam suatu medium disebut proses gelombang, atau melambai.
Gelombang itu disebut melintang, jika partikel-partikel medium berosilasi dengan arah tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.
Gelombang itu disebut membujur, jika partikel yang berosilasi bergerak searah dengan rambat gelombang. Gelombang longitudinal merambat di media apa pun (padat, cair, gas).
Perambatan gelombang transversal hanya mungkin terjadi pada benda padat. Pada gas dan cairan yang tidak mempunyai bentuk elastis, perambatan gelombang transversal tidak mungkin terjadi.
Panjang gelombang adalah jarak antara titik-titik terdekat yang berosilasi dalam fase yang sama, mis. jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode.
,
Kecepatan gelombang V adalah kecepatan rambat getaran dalam medium.
Periode dan frekuensi gelombang - periode dan frekuensi osilasi partikel medium.
Panjang gelombangλ – jarak rambat gelombang dalam satu periode: .
Suara– gelombang longitudinal elastis yang merambat dari sumber bunyi dalam suatu medium.
Persepsi gelombang suara oleh seseorang bergantung pada frekuensi suara yang terdengar berkisar antara 16 Hz hingga 20.000 Hz.
Bunyi di udara merupakan gelombang longitudinal.
Melempar ditentukan oleh frekuensi getaran suara, volume suara - amplitudonya.
Pertanyaan kontrol:
1. Gerak apa yang disebut getaran harmonik?
2. Memberikan definisi besaran yang mencirikan osilasi harmonik.
3. Apa arti fisis dari fase osilasi?
4. Apa yang disebut pendulum matematika? Berapa periodenya?
5. Apa yang disebut pendulum fisis?
6. Apa yang dimaksud dengan resonansi?
7. Apa yang disebut gelombang? Pengertian gelombang transversal dan longitudinal.
8. Disebut apakah panjang gelombang?
9. Berapa rentang frekuensi gelombang suara? Apakah bunyi dapat merambat dalam ruang hampa?
Selesaikan tugas:
Waktu terjadinya satu perubahan total ggl, yaitu satu siklus osilasi atau satu putaran penuh vektor jari-jari, disebut periode osilasi arus bolak-balik(gambar 1).
Gambar 1. Periode dan amplitudo osilasi sinusoidal. Periode adalah waktu terjadinya satu osilasi; Amplitudo adalah nilai sesaat terbesarnya.
Periode dinyatakan dalam detik dan dilambangkan dengan huruf T.
Satuan pengukuran periode yang lebih kecil juga digunakan: milidetik (ms) - seperseribu detik dan mikrodetik (μs) - sepersejuta detik.
1 ms = 0,001 detik = 10 -3 detik.
1 s = 0,001 ms = 0,000001 detik = 10 -6 detik.
1000 µs = 1 ms.
Banyaknya perubahan total ggl atau jumlah putaran vektor jari-jari, dengan kata lain, jumlah siklus lengkap osilasi yang dilakukan oleh arus bolak-balik dalam satu detik, disebut Frekuensi osilasi AC.
Frekuensinya ditunjukkan dengan huruf F dan dinyatakan dalam siklus per detik atau hertz.
Seribu hertz disebut kilohertz (kHz), dan satu juta hertz disebut megahertz (MHz). Ada pula yang satuan gigahertz (GHz) sama dengan seribu megahertz.
1000Hz = 10 3Hz = 1kHz;
1.000.000 Hz = 10 6 Hz = 1.000 kHz = 1 MHz;
1.000.000.000 Hz = 10 9 Hz = 1.000.000 kHz = 1.000 MHz = 1 GHz;
Semakin cepat perubahan EMF, yaitu semakin cepat vektor jari-jari berputar, semakin pendek periode osilasi. Semakin cepat vektor jari-jari berputar, semakin tinggi frekuensinya. Jadi, frekuensi dan periode arus bolak-balik merupakan besaran yang berbanding terbalik satu sama lain. Semakin besar salah satu dari mereka, semakin kecil yang lainnya.
Hubungan matematis antara periode dan frekuensi arus dan tegangan bolak-balik dinyatakan dengan rumus
Misalnya, jika frekuensi arus adalah 50 Hz, maka periodenya sama dengan:
T = 1/f = 1/50 = 0,02 detik.
Begitu pula sebaliknya, jika diketahui periode arusnya 0,02 sekon (T = 0,02 sekon), maka frekuensinya sama dengan:
f = 1/T=1/0,02 = 100/2 = 50Hz
Frekuensi arus bolak-balik yang digunakan untuk penerangan dan keperluan industri tepat 50 Hz.
Frekuensi antara 20 dan 20.000 Hz disebut frekuensi audio. Arus pada antena stasiun radio berosilasi dengan frekuensi hingga 1.500.000.000 Hz atau dengan kata lain hingga 1.500 MHz atau 1,5 GHz. Frekuensi tinggi ini disebut frekuensi radio atau getaran frekuensi tinggi.
Terakhir, arus pada antena stasiun radar, stasiun komunikasi satelit, dan sistem khusus lainnya (misalnya, GLANASS, GPS) berfluktuasi pada frekuensi hingga 40.000 MHz (40 GHz) dan lebih tinggi.
Amplitudo arus AC
Nilai terbesar yang dicapai ggl atau arus dalam satu periode disebut amplitudo ggl atau arus bolak-balik. Sangat mudah untuk memperhatikan bahwa amplitudo pada skala sama dengan panjang vektor jari-jari. Amplitudo arus, EMF dan tegangan masing-masing ditunjukkan dengan huruf Aku, Em dan Um (gambar 1).
Frekuensi sudut (siklik) arus bolak-balik.
Kecepatan putaran vektor jari-jari, yaitu perubahan sudut putaran dalam satu detik, disebut frekuensi sudut (siklik) arus bolak-balik dan dilambangkan dengan huruf Yunani ? (akhir). Sudut rotasi vektor jari-jari pada saat tertentu relatif terhadap posisi awalnya biasanya diukur bukan dalam derajat, tetapi dalam satuan khusus - radian.
Radian adalah nilai sudut busur suatu lingkaran, yang panjangnya sama dengan jari-jari lingkaran tersebut (Gambar 2). Seluruh lingkaran yang membentuk 360° sama dengan 6,28 radian, yaitu 2.
Gambar 2.
1rad = 360°/2
Oleh karena itu, ujung vektor jari-jari dalam satu periode meliputi lintasan sebesar 6,28 radian (2). Karena dalam satu detik vektor jari-jari membuat jumlah putaran sama dengan frekuensi arus bolak-balik F, maka dalam satu detik ujungnya menempuh jalan yang sama dengan 6.28*f radian. Ekspresi yang mencirikan kecepatan rotasi vektor jari-jari ini akan menjadi frekuensi sudut arus bolak-balik - ? .
? = 6,28*f = 2f
Sudut rotasi vektor jari-jari pada suatu saat tertentu relatif terhadap posisi awalnya disebut fase AC. Fase mencirikan besarnya EMF (atau arus) pada saat tertentu atau, seperti yang mereka katakan, nilai EMF sesaat, arahnya dalam rangkaian dan arah perubahannya; fase menunjukkan apakah ggl menurun atau meningkat.
Gambar 3.
Rotasi penuh vektor jari-jari adalah 360°. Dengan dimulainya putaran baru vektor radius, EMF berubah dengan urutan yang sama seperti pada putaran pertama. Akibatnya, semua fase EMF akan diulangi dalam urutan yang sama. Misalnya, fase EMF ketika vektor jari-jari diputar 370° akan sama dengan saat diputar 10°. Dalam kedua kasus ini, vektor jari-jari menempati posisi yang sama, dan oleh karena itu, nilai ggl sesaat akan sama fasenya dalam kedua kasus ini.
1. Mari kita ingat apa yang disebut frekuensi dan periode osilasi.
Waktu yang diperlukan bandul untuk melakukan satu kali ayunan disebut periode osilasi.
Jangka waktunya ditentukan dengan surat itu T dan diukur dalam detik(Dengan).
Banyaknya getaran penuh dalam satu sekon disebut frekuensi getaran. Frekuensi ditunjukkan dengan huruf N .
1Hz = .
Satuan frekuensi getaran dalam Ш - hertz (1Hz).
1Hz - ini adalah frekuensi osilasi di mana satu osilasi lengkap terjadi dalam 1 s.
Frekuensi dan periode osilasi dihubungkan oleh hubungan:
n = .
2. Periode osilasi sistem osilasi yang telah kita bahas - pendulum matematika dan pegas - bergantung pada karakteristik sistem ini.
Mari kita cari tahu apa yang menentukan periode osilasi bandul matematika. Untuk melakukan ini, mari kita lakukan percobaan. Kita akan mengubah panjang benang bandul matematika dan mengukur waktu beberapa osilasi penuh, misalnya 10. Dalam setiap kasus, kita akan menentukan periode osilasi bandul dengan membagi waktu yang diukur dengan 10. Pengalaman menunjukkan bahwa semakin panjang benang maka semakin lama periode osilasinya.
Sekarang mari kita letakkan magnet di bawah pendulum, sehingga meningkatkan gaya gravitasi yang bekerja pada pendulum, dan mengukur periode osilasinya. Perhatikan bahwa periode osilasi akan berkurang. Oleh karena itu, periode osilasi bandul matematika bergantung pada percepatan gravitasi: semakin besar, semakin pendek periode osilasi.
Rumus periode osilasi bandul matematika adalah:
|
T = 2p, |
Di mana aku- panjang benang pendulum, G- percepatan gravitasi.
3. Mari kita tentukan secara eksperimental apa yang menentukan periode osilasi bandul pegas.
Kita akan menggantungkan beban dengan massa berbeda pada pegas yang sama dan mengukur periode osilasinya. Perhatikan bahwa semakin besar massa beban, semakin lama periode osilasinya.
Kemudian kita akan menangguhkan beban yang sama dari pegas yang kekakuannya berbeda. Pengalaman menunjukkan bahwa semakin besar kekakuan pegas maka periode osilasi bandul semakin pendek.
Rumus periode osilasi bandul pegas adalah:
|
T = 2p, |
Di mana M- massa kargo, k- kekakuan pegas.
4. Rumus periode osilasi bandul meliputi besaran-besaran yang menjadi ciri bandul itu sendiri. Besaran-besaran ini disebut parameter sistem osilasi.
Jika parameter sistem osilasi tidak berubah selama proses osilasi, maka periode (frekuensi) osilasi tetap tidak berubah. Namun, dalam sistem osilasi nyata, gaya gesekan bekerja, sehingga periode osilasi bebas nyata berkurang seiring waktu.
Jika kita berasumsi tidak ada gesekan dan sistem melakukan osilasi bebas, maka periode osilasi tidak akan berubah.
Getaran bebas yang dapat dilakukan suatu sistem tanpa adanya gesekan disebut getaran alami.
Frekuensi getaran tersebut disebut frekuensi alami. Itu tergantung pada parameter sistem osilasi.
Pertanyaan tes mandiri
1. Periode osilasi bandul disebut?
2. Berapa frekuensi osilasi bandul? Apa satuan frekuensi getaran?
3. Besaran apa dan bagaimana periode osilasi bandul matematika bergantung?
4. Besaran berapa dan bagaimana periode osilasi bandul pegas bergantung?
5. Getaran apa yang disebut getaran alam?
Tugas 23
1. Berapakah periode osilasi sebuah bandul jika bandul tersebut melakukan 20 osilasi penuh dalam waktu 15 s?
2. Berapa frekuensi osilasi jika periode osilasi 0,25 s?
3. Berapa panjang pendulum pada jam pendulum agar periode osilasinya sama dengan 1 s? Menghitung G= 10 m/s 2 ; p2 = 10.
4. Berapakah periode osilasi bandul yang panjangnya 28 cm di Bulan? Percepatan gravitasi di Bulan adalah 1,75 m/s 2 .
5. Tentukan periode dan frekuensi osilasi bandul pegas jika kekakuan pegasnya 100 N/m dan massa bebannya 1 kg.
6. Berapa kali frekuensi getaran mobil pada pegas berubah jika di dalamnya diberi beban yang massanya sama dengan massa mobil yang dibongkar?
Pekerjaan laboratorium No.2
Studi tentang getaran
pendulum matematika dan pegas
Tujuan pekerjaan:
selidiki besaran apa yang bergantung pada periode osilasi bandul matematis dan pegas, dan mana yang tidak bergantung.
Perangkat dan bahan:
tripod, 3 buah pemberat berbeda (bola, berat 100 g, berat), panjang benang 60 cm, 2 pegas dengan kekakuan berbeda, penggaris, stopwatch, strip magnet.
Perintah kerja
1. Buatlah pendulum matematika. Perhatikan keraguannya.
2. Selidiki ketergantungan periode osilasi bandul matematis terhadap panjang benang. Untuk melakukan ini, tentukan waktu 20 osilasi lengkap bandul yang panjangnya 25 dan 49 cm. Hitung periode osilasi pada masing-masing bandul tersebut. Masukkan hasil pengukuran dan perhitungan dengan memperhitungkan kesalahan pengukuran pada tabel 10. Buatlah kesimpulan.
Tabel 10
|
aku, M |
N |
T D D t, s |
TD D T, Dengan |
|
0,25 |
20 |
||
|
0,49 |
20 |
3. Selidiki ketergantungan periode osilasi bandul terhadap percepatan gravitasi. Untuk melakukan ini, letakkan magnet strip di bawah pendulum sepanjang 25 cm. Tentukan periode osilasi, bandingkan dengan periode osilasi bandul tanpa adanya magnet. Menarik kesimpulan.
4. Tunjukkan bahwa periode osilasi bandul matematika tidak bergantung pada massa beban. Untuk melakukan ini, gantungkan beban dengan bobot berbeda pada seutas benang dengan panjang konstan. Untuk setiap kasus, tentukan periode osilasi, jaga amplitudo tetap sama. Menarik kesimpulan.
5. Tunjukkan bahwa periode osilasi bandul matematika tidak bergantung pada amplitudo osilasi. Untuk melakukannya, bandul dibelokkan terlebih dahulu sebesar 3 cm dan kemudian sebesar 4 cm dari posisi setimbang dan tentukan periode osilasi pada masing-masing kasus. Masukkan hasil pengukuran dan perhitungan pada tabel 11. Buatlah kesimpulan.
Tabel 11
|
A, cm |
N |
T+D T, Dengan |
T+D T, Dengan |
6. Tunjukkan bahwa periode osilasi bandul pegas bergantung pada massa beban. Dengan menempelkan beban yang massanya berbeda-beda pada pegas, tentukan periode osilasi bandul pada setiap kasus dengan mengukur waktu 10 osilasi. Menarik kesimpulan.
7. Tunjukkan bahwa periode osilasi bandul pegas bergantung pada kekakuan pegas. Menarik kesimpulan.
8. Tunjukkan bahwa periode osilasi bandul pegas tidak bergantung pada amplitudo. Masukkan hasil pengukuran dan perhitungan pada Tabel 12. Buatlah kesimpulan.
Tabel 12
|
A, cm |
N |
T+D T, Dengan |
T+D T, Dengan |
Tugas 24
1 e.Jelajahi jangkauan penerapan model pendulum matematika. Untuk melakukan ini, ubah panjang benang pendulum dan dimensi badan. Periksa apakah periode osilasi bergantung pada panjang bandul, jika badan bandul besar dan panjang benang kecil.
2. Hitunglah panjang bandul kedua yang dipasang pada sebuah tiang ( G= 9,832 m/s 2), di ekuator ( G= 9,78 m/s 2), di Moskow ( G= 9,816 m/s 2), di Sankt Peterburg ( G= 9,819 m/s 2).
3 * . Bagaimana perubahan suhu mempengaruhi pergerakan jam pendulum?
4. Bagaimana frekuensi jam pendulum berubah saat menanjak?
5 * . Seorang gadis berayun di ayunan. Akankah periode osilasi ayunan berubah jika dua gadis duduk di atasnya? Bagaimana jika gadis itu mengayun bukan sambil duduk, tetapi sambil berdiri?
Pekerjaan laboratorium No.3*
Mengukur percepatan gravitasi
menggunakan pendulum matematika
Tujuan pekerjaan:
belajar mengukur percepatan gravitasi menggunakan rumus periode osilasi bandul matematika.
Perangkat dan bahan:
tripod, bola dengan benang terpasang, pita pengukur, stopwatch (atau jam tangan dengan jarum detik).
Perintah kerja
1. Gantung bola dari tripod pada benang sepanjang 30 cm.
2. Ukur waktu 10 kali osilasi penuh bandul dan hitung periode osilasinya. Masukkan hasil pengukuran dan perhitungan pada tabel 13.
3. Menggunakan rumus periode osilasi bandul matematika T= 2p, hitung percepatan gravitasi dengan rumus: G = .
4. Ulangi pengukuran, ubah panjang benang pendulum.
5. Hitung kesalahan relatif dan absolut perubahan percepatan jatuh bebas untuk setiap kasus dengan menggunakan rumus:
D G==+ ; D G = G D G.
Misalkan kesalahan pengukuran panjang sama dengan setengah nilai pembagian pita pengukur, dan kesalahan pengukuran waktu sama dengan setengah nilai pembagian stopwatch.
6. Tuliskan nilai percepatan gravitasi pada Tabel 13, dengan memperhitungkan kesalahan pengukuran.
Tabel 13
|
Pengalaman no. |
aku DD aku, M |
N |
T DD T, Dengan |
T DD T, Dengan |
G, m/s2 |
D G, m/s2 |
G DD G, m/s2 |
Tugas 25
1. Akankah kesalahan pengukuran periode osilasi bandul berubah, dan jika demikian, bagaimana jika jumlah osilasi ditingkatkan dari 20 menjadi 30?
2. Bagaimana pertambahan panjang pendulum mempengaruhi keakuratan pengukuran percepatan gravitasi? Mengapa?
Hal ini tersebar luas sehingga, mungkin, mustahil untuk menunjukkan wilayah keberadaan di mana proses fisik ini tidak dapat diamati. Bidang penelitian alam yang paling umum adalah mekanika, elektronik, astronomi, lokasi dan lain-lain.
Kesamaan dari semua cabang ini adalah bahwa sifat gerakan osilasi di dalamnya adalah sama, dan oleh karena itu, teori yang menggambarkan fenomena ini bersifat universal. Misalnya, secara umum diterima bahwa periode adalah periode waktu tertentu di mana suatu benda melakukan satu kali osilasi penuh dan kemudian kembali ke posisi semula. Contoh paling signifikan dalam mekanika adalah osilasi pendulum jam.
Menurut sifatnya, getaran dibedakan menjadi bebas (atau alami) dan harmonis. Yang bebas adalah yang disebabkan oleh gaya luar yang diterapkan pada suatu benda dan memindahkannya dari keadaan setimbang (dalam mekanika: senar alat musik, beban yang digantung pada seutas benang, dll.). Osilasi harmonik menempati tempat yang lebih penting dalam teori proses osilasi. Mereka menjadi dasar yang memungkinkan kita merumuskan hukum teori ini dan mempertimbangkan sifat getaran di berbagai media fisik (air, udara, gas, ruang hampa, dll.).
Berdasarkan pernyataan tentang universalitas teori osilasi, kita dapat menyimpulkan tentang universalitas satuan fisika yang mencerminkan besarnya osilasi tersebut, terlepas dari sifat dan lingkup distribusinya. Ini adalah periode dan frekuensi. Cara menentukan periode osilasi telah disebutkan di atas. Frekuensi getaran didefinisikan sebagai banyaknya getaran lengkap yang dilakukan suatu benda dalam satuan waktu tertentu. Periode dan frekuensi dalam teori osilasi dihubungkan oleh satu rumus yang umum untuk teori ini. Rumus yang menggambarkan periode berbentuk: f = 1 / T, dimana f adalah frekuensi, T adalah periode (bersama dengan frekuensi, itu adalah parameter utama dari fenomena ini).
Ada karakteristik lain dari proses osilasi, seperti amplitudo dan fase, namun penggunaannya disebabkan oleh kondisi yang lebih kompleks untuk menggambarkan osilasi. Kondisi tersebut adalah:
Sifat sebenarnya dari proses osilasi, yaitu jenis osilasi apa yang sedang kita pertimbangkan - mekanis, elektromagnetik, siklik, atau lainnya;
Lingkungan tempat terjadinya proses osilasi adalah udara, air, atau yang lainnya. Kondisi ini sangat mempengaruhi seluruh parameter proses, termasuk periode osilasi. Misalnya, untuk siklus, rumus yang menentukan periode osilasi juga mencakup indikator 2πν, yang mencirikan besarnya osilasi melingkar.
Frekuensi osilasi dicirikan oleh satuan yang menyandang nama fisikawan besar Heinrich Hertz dan disingkat Hz. Berdasarkan rumus yang telah kita bahas, 1 Hz adalah nilai yang sama dengan satu osilasi lengkap yang terjadi dalam satu detik. Unit ini dicirikan oleh sejumlah besar parameter yang mengelilingi kita dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya frekuensi arus bolak-balik yang kita konsumsi di rumah adalah 50 Hz. Artinya aliran elektron dalam suatu penghantar mengubah arah pergerakannya sebanyak 50 kali. Frekuensi dapat dicirikan baik dengan nilai kecil (misalnya osilasi pendulum) dan nilai yang mencapai miliaran getaran per detik. Ini, misalnya, adalah frekuensi yang menjadi ciri operasi komputasi di komputer modern. Kemudian menjadi tidak nyaman untuk menggunakan Hertz untuk mencerminkan besaran, dan beberapa nilai ditambahkan ke dalamnya: kilo- (kHz, 1000), mega- (MHz, 1000000), giga- (GHz, 1000000000) dan seterusnya.
Nilai yang menunjukkan periode osilasi adalah satuan metrik yang paling umum (bisa dikatakan demikian), yaitu indikator numerik dari jumlah gerakan osilasi yang dilakukan selama periode waktu tertentu.
Namun yang kami maksud dengan fungsi adalah ketergantungan besaran fisika yang berosilasi terhadap waktu.
Konsep dalam bentuk ini berlaku untuk osilasi periodik harmonik dan anharmonik (dan kira-kira - dengan tingkat keberhasilan yang berbeda-beda - dan osilasi non-periodik, setidaknya yang mendekati periodisitas).
Dalam hal kita berbicara tentang osilasi osilator harmonik dengan redaman, periode dipahami sebagai periode komponen osilasinya (mengabaikan redaman), yang bertepatan dengan dua kali interval waktu antara lintasan terdekat dari nilai osilasi hingga nol. Pada prinsipnya, definisi ini, dengan akurasi dan kegunaan yang lebih besar atau lebih kecil, dapat diperluas dalam beberapa generalisasi ke osilasi teredam dengan sifat lain.
Sebutan: notasi standar yang biasa untuk periode osilasi adalah: (walaupun notasi lain dapat digunakan, paling sering adalah , kadang-kadang, dll.).
Periode osilasi dihubungkan oleh hubungan timbal balik dengan frekuensi:
Untuk proses gelombang, periode juga jelas berhubungan dengan panjang gelombang
dimana adalah kecepatan rambat gelombang (lebih tepatnya kecepatan fasa).
Dalam fisika kuantum periode osilasi berhubungan langsung dengan energi (karena dalam fisika kuantum energi suatu benda - misalnya partikel - adalah frekuensi osilasi fungsi gelombangnya).
Temuan teoretis Penentuan periode osilasi suatu sistem fisik tertentu biasanya dilakukan untuk menemukan solusi persamaan dinamis (persamaan) yang menggambarkan sistem ini. Untuk kategori sistem linier (dan perkiraan untuk sistem yang dapat dilinearisasi dalam pendekatan linier, yang seringkali sangat baik), terdapat metode matematika standar dan relatif sederhana yang memungkinkan hal ini dilakukan (jika persamaan fisik yang menggambarkan sistem itu sendiri diketahui) ).
Untuk penentuan eksperimental periode, jam, stopwatch, pengukur frekuensi, stroboskop, strrobotachometer, dan osiloskop digunakan. Juga digunakan ketukan, metode heterodyning dalam berbagai jenis, dan prinsip resonansi digunakan. Untuk gelombang, Anda dapat mengukur periode secara tidak langsung - melalui panjang gelombang, yang digunakan interferometer, kisi difraksi, dll. Terkadang diperlukan metode yang canggih, yang dikembangkan secara khusus untuk kasus sulit tertentu (kesulitan dapat timbul baik dari pengukuran waktu itu sendiri, terutama jika kita berbicara tentang waktu yang sangat singkat atau, sebaliknya, waktu yang sangat besar, dan kesulitan mengamati nilai yang berfluktuasi) .
Periode fluktuasi di alam
Gagasan tentang periode osilasi berbagai proses fisik diberikan oleh artikel Interval Frekuensi (mengingat periode dalam detik adalah kebalikan dari frekuensi dalam hertz).
Beberapa gambaran tentang besarnya periode berbagai proses fisik juga dapat diberikan oleh skala frekuensi osilasi elektromagnetik (lihat Spektrum elektromagnetik).
Periode osilasi bunyi yang dapat didengar manusia berada dalam kisaran tersebut
Dari 5·10 -5 hingga 0,2
(batasnya yang jelas agak sewenang-wenang).
Periode osilasi elektromagnetik yang sesuai dengan berbagai warna cahaya tampak berada dalam kisaran
Dari 1,1·10 -15 hingga 2,3·10 -15.
Karena pada periode osilasi yang sangat besar dan sangat kecil, metode pengukuran cenderung menjadi semakin tidak langsung (bahkan mengalir mulus ke ekstrapolasi teoretis), sulit untuk memberikan batas atas dan bawah yang jelas untuk periode osilasi yang diukur secara langsung. Beberapa perkiraan untuk batas atas dapat diberikan oleh masa ilmu pengetahuan modern (ratusan tahun), dan untuk batas bawah - periode osilasi fungsi gelombang partikel terberat yang diketahui saat ini ().
Bagaimanapun perbatasan di bawah dapat berfungsi sebagai waktu Planck, yang sangat kecil sehingga, menurut konsep modern, tidak hanya sulit diukur secara fisik sama sekali, tetapi juga tidak mungkin bahwa dalam waktu dekat akan mungkin untuk lebih dekat dengan waktu Planck. mengukur kuantitas bahkan beberapa kali lipat lebih kecil. A perbatasan di atas- keberadaan Alam Semesta lebih dari sepuluh miliar tahun.
Periode osilasi sistem fisik paling sederhana
Pendulum pegas
pendulum matematika
dimana adalah panjang suspensi (misalnya ulir), adalah percepatan jatuh bebas.
Periode osilasi (di Bumi) bandul matematika yang panjangnya 1 meter, dengan ketelitian yang baik, adalah 2 detik.
pendulum fisik
dimana adalah momen inersia bandul terhadap sumbu rotasi, adalah massa bandul, adalah jarak sumbu rotasi ke pusat massa.
Pendulum torsi
dimana adalah momen inersia benda, dan merupakan koefisien kekakuan rotasi bandul.
Rangkaian Osilasi Listrik (LC).
Periode osilasi rangkaian osilasi listrik:
dimana adalah induktansi kumparan, adalah kapasitansi kapasitor.
Rumus ini diturunkan pada tahun 1853 oleh fisikawan Inggris W. Thomson.
Catatan
Tautan
- Periode osilasi- artikel dari Ensiklopedia Besar Soviet
Yayasan Wikimedia. 2010.
Lihat apa itu "Periode osilasi" di kamus lain:
periode osilasi- periode Periode waktu terpendek yang dilalui keadaan sistem mekanis, yang dicirikan oleh nilai koordinat umum dan turunannya, diulang. [Kumpulan istilah yang direkomendasikan. Edisi 106. Getaran mekanis. Akademi Ilmu Pengetahuan... ... Panduan Penerjemah Teknis
Periode (osilasi)- PERIODE osilasi, periode waktu terpendek setelah sistem osilasi kembali ke keadaan yang sama seperti saat awal, dipilih secara sewenang-wenang. Periode adalah kebalikan dari frekuensi osilasi. Konsep... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar
Periode waktu terpendek setelah sistem yang melakukan osilasi kembali ke keadaan semula. momen dipilih secara sewenang-wenang. Sebenarnya, konsep “P. Ke." hanya berlaku bila nilai k.l.... ... Ensiklopedia fisik
Periode waktu terpendek setelah sistem berosilasi kembali ke keadaan semula. Periode osilasi adalah kebalikan dari frekuensi osilasi... Kamus Ensiklopedis Besar
periode osilasi- periode osilasi; periode Periode waktu terpendek di mana keadaan sistem mekanis diulangi, ditandai dengan nilai koordinat umum dan turunannya... Kamus Penjelasan Terminologi Politeknik
Periode osilasi- 16. Periode osilasi Selang waktu terpendek yang dilalui, selama osilasi periodik, setiap nilai besaran osilasi diulangi Sumber ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis
Periode waktu terpendek setelah sistem berosilasi kembali ke keadaan semula. Periode osilasi adalah kebalikan dari frekuensi osilasi. * * * PERIODE OSILASI PERIODE OSILASI, periode waktu terpendek yang dilalui... ... kamus ensiklopedis
periode osilasi- virpesių periodas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. periode osilasi; periode osilasi; periode getaran vok. Schwingungsdauer, m; Periode Schwingung, f; Schwingungszeit, f rus. periode osilasi, m pranc. periode waktu… … Mesin mati secara otomatis
periode osilasi- virpesių periodas statusas T sritis Standartizacija dan metrologi apibrėžtis Mažiausias laiko tarpas, po kurio pasikartoja periodiškai kintančių dydžių vertės. atitikmenys: bahasa inggris. periode getaran vok. Schwingungsdauer, f; Periode Schwingung, f… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
