Apa Frekuensi Alami itu?

Frekuensi alami adalah tingkat di mana objek bergetar saat terganggu (mis. dipetik, dipetik, atau dipukul). Objek yang bergetar mungkin memiliki satu atau beberapa frekuensi alami. Osilator harmonik sederhana dapat digunakan untuk memodelkan frekuensi alami suatu objek.

Pengambilan Kunci: Frekuensi Alami

Dalam fisika, frekuensi adalah properti dari gelombang, yang terdiri dari serangkaian puncak dan lembah. Frekuensi gelombang mengacu pada berapa kali suatu titik pada gelombang melewati titik referensi tetap per detik.

Istilah lain terkait dengan gelombang, termasuk amplitudo. Amplitudo gelombang mengacu pada ketinggian puncak dan lembah tersebut, diukur dari tengah gelombang ke titik maksimum puncak. Gelombang dengan amplitudo yang lebih tinggi memiliki intensitas yang lebih tinggi. Ini memiliki sejumlah aplikasi praktis. Misalnya, gelombang suara dengan amplitudo yang lebih tinggi akan dianggap lebih keras.

Dengan demikian, objek yang bergetar pada frekuensi alami akan memiliki frekuensi karakteristik dan amplitudo, di antara properti lainnya.

Osilator harmonik sederhana dapat digunakan untuk memodelkan frekuensi alami suatu objek.

Contoh osilator harmonik sederhana adalah bola di ujung pegas. Jika sistem ini tidak terganggu, ia berada pada posisi setimbang - pegas terentang sebagian karena berat bola. Menerapkan gaya pada pegas, seperti menarik bola ke bawah, akan menyebabkan pegas mulai berosilasi, atau naik turun, tentang posisi keseimbangannya.

Osilator harmonik yang lebih rumit dapat digunakan untuk menggambarkan situasi lain, seperti jika getaran "lembab" melambat karena gesekan. Jenis sistem ini lebih dapat diterapkan di dunia nyata - misalnya, senar gitar tidak akan terus bergetar tanpa batas waktu setelah dipetik.

Frekuensi alami dari osilator harmonik sederhana di atas diberikan oleh

f = ω / (2π)

di mana ω, frekuensi sudut, diberikan oleh √ (k / m).

Di sini, k adalah konstanta pegas, yang ditentukan oleh kekakuan pegas. Konstanta pegas yang lebih tinggi sesuai dengan pegas yang lebih kaku.

m adalah massa bola.

Melihat persamaannya, kita melihat bahwa:

• Massa yang lebih ringan atau pegas yang kaku meningkatkan frekuensi alami.
• Massa yang lebih berat atau pegas yang lebih lembut mengurangi frekuensi alami.

Frekuensi alami berbeda dari frekuensi paksa, yang terjadi dengan menerapkan gaya pada objek pada kecepatan tertentu. Frekuensi paksa dapat terjadi pada frekuensi yang sama atau berbeda dari frekuensi alami.

• Ketika frekuensi paksa tidak sama dengan frekuensi alami, amplitudo gelombang yang dihasilkan kecil.
• Ketika frekuensi paksa sama dengan frekuensi alami, sistem dikatakan mengalami "resonansi": amplitudo gelombang yang dihasilkan besar dibandingkan dengan frekuensi lainnya.

Seorang anak yang duduk di ayunan yang didorong dan kemudian dibiarkan sendirian akan berayun ke depan dan ke belakang beberapa kali dalam jangka waktu tertentu. Selama waktu ini, ayunan bergerak pada frekuensi alami.

Agar anak bebas berayun, mereka harus didorong pada waktu yang tepat. "Waktu yang tepat" ini harus sesuai dengan frekuensi alami ayunan untuk membuat ayunan mengalami resonansi, atau menghasilkan respons terbaik. Ayunan menerima sedikit lebih banyak energi dengan setiap dorongan.

Kadang-kadang, menerapkan frekuensi paksa yang setara dengan frekuensi alami tidak aman. Ini dapat terjadi pada jembatan dan struktur mekanis lainnya. Ketika jembatan yang dirancang dengan buruk mengalami osilasi yang setara dengan frekuensi alami, jembatan itu dapat berayun dengan kuat, menjadi lebih kuat dan lebih kuat karena sistem mendapatkan lebih banyak energi. Sejumlah "bencana resonansi" semacam itu telah didokumentasikan.

• Avison, John. Dunia Fisika. 2nd ed., Thomas Nelson and Sons Ltd., 1989.
• Richmond, Michael. Contoh Resonansi. Institut Teknologi Rochester, spiff.rit.edu/classes/phys312/workshops/w5c/resonance_examples.html.
• Tutorial: Dasar-dasar Getaran. Newport Corporation, www.newport.com/t/fundamentals-of-vibration.