Перыяд ваганняў: прырода з'явы і вымярэнне

Адной з найважнейшых характарыстык рознага выгляду ваганняў, якія назіраюцца ў прыродзе, з'яўляюцца перыяд і частата ваганняў. Гэтыя фізічныя з'явы настолькі распаўсюджаны, што, мабыць, і нельга пазначыць вобласці існавання, у якой бы не назіраліся дадзеныя фізічныя працэсы. Найбольш распаўсюджанымі сферамі даследаванні прыроды вагальных рухаў з'яўляюцца механіка, электроніка, астраномія, лакацыя і іншыя.

Аб'ядноўвае ўсе гэтыя галіны тое, што прырода вагальных рухаў у іх аднолькавая, а, такім чынам, і тэорыя, якая апісвае гэтыя з'явы, з'яўляецца універсальнай. Напрыклад, агульнапрынята, што перыяд ўяўляе сабой пэўны адрэзак часу, на працягу якога нейкі аб'ект здзяйсняе адно поўнае ваганне і затым зноў вяртаецца ў зыходнае становішча. Найбольш паказальным прыкладам гэтага ў механіцы выступае ваганне ківача гадзін.

Ваганні па сваіх уласцівасцях адрозніваюць свабодныя (або ўласныя) і гарманічныя. Свабодныя - гэта такія, якія выклікаюцца вонкавымі сіламі, прыкладзенымі да прадмета і што выводзіць яго з стану раўнавагі (у механіцы: струна музычнага інструмента, грузік, падвешаны на ніткі і г.д.). Больш важнае месца ў тэорыі вагальных працэсаў займаюць гарманічныя ваганні. Менавіта яны складаюць тую аснову, якая дазваляе фармуляваць заканамернасці дадзенай тэорыі і разглядаць прыроду ваганняў у розных фізічных асяроддзях (вадзе, паветры, газе, вакууме і да т.п.).

Зыходзячы са сцвярджэння пра ўніверсальнасць тэорыі ваганняў, можна зрабіць выснову і пра ўніверсальнасць фізічны адзінак, якія адлюстроўваюць велічыні гэтых ваганняў, незалежна ад іх прыроды і сферы распаўсюду. Такімі з'яўляюцца перыяд і частата. Як вызначаецца перыяд ваганняў, ужо было сказана вышэй. Частата ж ваганні вызначаецца як колькасць дасканалых поўных ваганняў прадметаў за пэўную адзінку часу. Перыяд і частата ў тэорыі ваганняў звязаны адзінай, агульнай для дадзенай тэорыі формулай. Якая апісвае перыяд вольных ваганняў формула мае выгляд: f = 1 / T, дзе f - частата, Т - перыяд (выступае, нароўні з частатой, асноўным параметрам дадзенага з'явы).

Маюцца і іншыя характарыстыкі вагальных працэсаў, такія як амплітуда, цыклічная частата, фаза, але іх прымяненне абумоўлена ўжо больш складанымі ўмовамі апісання ваганняў. Такімі ўмовамі з'яўляюцца:

- уласна прырода вагальнага працэсу, гэта значыць, якія менавіта ваганні мы разглядаем - механічныя, электрамагнітныя, цыклічныя ці іншыя;

- серада, у якой адбываюцца вагальныя працэсы - паветра, вада ці іншае. Гэтыя ўмовы самым істотным чынам уплываюць на ўсе параметры працэсу, у тым ліку і на перыяд ваганняў. Напрыклад, для цыклічных, формула, па якой вызначаецца перыяд ваганняў, уключае ў сябе яшчэ і паказчык 2πν, які характарызуе велічыню кругавых ваганняў.

Частата ваганняў характарызуецца адзінкай, якая носіць імя вялікага фізіка - Генрыха Герца і пазначаецца скарочана: Гц. Зыходзячы з разгледжанай намі формулы, 1 Гц ўяўляе сабой велічыню, роўную аднаму поўнага ваганню, якое адбылося за адну секунду. Гэтай адзінкай характарызуецца велізарнае мноства параметраў, якія атачаюць нас у паўсядзённым жыцці. Напрыклад, частата пераменнага току, які мы спажываем дома, роўная 50 Гц. Гэта значыць, што струмень электронаў у правадыру 50 разоў змяняе кірунак свайго руху. Частоты могуць характарызавацца як невялікімі значэннямі (напрыклад, ваганні ківача), так і велічынямі, якія даходзяць да мільярдаў ваганняў у секунду. Такімі, да прыкладу, з'яўляюцца частоты, якія характарызуюць вылічальныя аперацыі ў сучасных кампутарах. Тады Герцэна ўжываць для адлюстравання велічынь становіцца няёмка, і да іх дадаюць кратныя значэння: кіля- (кГц, 1000), мега- (мгц, 1000000), гіга- (Ггц, 1000000000) і гэтак далей.

Велічынёй, якая нам паказвае перыяд ваганняў, з'яўляюцца самыя звычайныя метрычныя адзінкі (разы, калі можна так выказацца), гэта значыць лікавы паказчык колькасьці дасканалых вагальных рухаў за пэўны прамежак часу.