固有頻率,就是引起共鳴的頻率,就是響應頻率振幅最大的頻率。
當你對某一系統施加一個激勵訊號的時候,系統會產生相應響應,一般的,響應頻率和激勵頻率是相等的。
響應頻率不一定就是固有頻率,固有頻率是沒有激勵下的自由振盪頻率。
對於鐘擺,你就最開始推一下,它會按照自己固有頻率擺動,如果你左右按一定的頻率施加一個力(激勵),它就會按你激勵的頻率相等的頻率擺動,當你的激勵頻率和固有頻率(自由振盪頻率)相等的時候,搖擺的幅度最大(這裡的意思是力的做功最大)。
我們先看看彈簧振子的固有頻率,先看看固有頻率怎麼來的(我暫時還不知道 下面我來推),方程是牛頓的力學方程,F(合外力)=Ma,
F(激勵)-KX=Ma=MX"(x二階求導為加速度)
MX"+KX=F(激勵)
解微分方程,你就會得到關於X的函式。
當F激勵為零時候求出固有頻率w=√(K÷M)。
物體也可以看成彈簧振子類似,(固體是原子,原子可原子之間的平衡位置力可看做是F=KX)。
但是該模型實際上確是很多彈簧振子的粘合,固體物理裡面利用無限長的一維單原子鏈求解是
w²=(k÷m)×4sin²(0.5aq)
比開根號發現之前的多了個2sin(1/2aq)。a是原子間距,q是波失(一般等於2π÷λ)
沒興趣的下面可以先不看
λ是格波的波長,格波是在一個原子鏈所有原子整體振動形成一個波的波長(好比你拿繩子甩而形成的波浪,那個波的波長),這個波哪裡來的呢?就比如說,你對著鐵管傳遞聲音訊號,你發出不同頻率的波,不同頻率波的訊號不會互相干擾,但是固體中原子的運動呈現其疊加的狀態。看起來你的分子是雜亂無章不像個波的運動,其實是裡面蘊含各個聲音的訊號,而且彼此還是可以提取出來的(這個性質叫做線性)。這個格波就是在雜亂的分子運動中把各個頻率的波分離出來的。
然後問題是越薄,固有頻率越高,理論上答案是否定。
因為固有頻率只與,K,M,原子間距有關。
M是單個原子的質量,是不會變的。
當然不要忘了,我上面理論是針對一個模型來的(無限長的一維單原子鏈)。
我們可以肯定的說,材料(M,K,a),溫度(溫度升高原子間距離增大a,相應彈性係數也會增大 k),有人說的硬度其實就是K,也是材料因素
按照上面理論,與外形無關。但是上面理論模型是無限長的一維單原子鏈為前提。
所以,現在開始說重要的,對於四方四正的固體,你薄一點沒多大關係。但是金屬片,越薄確實頻率越高,因為模型換了,金屬片本身的形變能力變強了。
同樣長度的金屬片,那麼你彎曲的時候,厚度的金屬片同樣彎曲度厚的受力大(K大),質量也越小,但是不一定是成比例減小。彈性係數一般下降的快也就是√(K/M)隨著厚度減少越小。
極限情況是 薄到只有一層原子的時候,你彎曲原子鏈基本上就沒有彈力了。w=0,不會彎曲振動,只會縱向振動。
我再說說,二胡的固有頻率。
你拉的越緊,a越大(這是其次),頻率越大。K其實也會變大。還有一點就是你這個弦自然長度時候本身越短的頻率也會越大,不信你拿皮筋試試。
固有頻率,就是引起共鳴的頻率,就是響應頻率振幅最大的頻率。
當你對某一系統施加一個激勵訊號的時候,系統會產生相應響應,一般的,響應頻率和激勵頻率是相等的。
響應頻率不一定就是固有頻率,固有頻率是沒有激勵下的自由振盪頻率。
對於鐘擺,你就最開始推一下,它會按照自己固有頻率擺動,如果你左右按一定的頻率施加一個力(激勵),它就會按你激勵的頻率相等的頻率擺動,當你的激勵頻率和固有頻率(自由振盪頻率)相等的時候,搖擺的幅度最大(這裡的意思是力的做功最大)。
我們先看看彈簧振子的固有頻率,先看看固有頻率怎麼來的(我暫時還不知道 下面我來推),方程是牛頓的力學方程,F(合外力)=Ma,
F(激勵)-KX=Ma=MX"(x二階求導為加速度)
MX"+KX=F(激勵)
解微分方程,你就會得到關於X的函式。
當F激勵為零時候求出固有頻率w=√(K÷M)。
物體也可以看成彈簧振子類似,(固體是原子,原子可原子之間的平衡位置力可看做是F=KX)。
但是該模型實際上確是很多彈簧振子的粘合,固體物理裡面利用無限長的一維單原子鏈求解是
w²=(k÷m)×4sin²(0.5aq)
比開根號發現之前的多了個2sin(1/2aq)。a是原子間距,q是波失(一般等於2π÷λ)
沒興趣的下面可以先不看
λ是格波的波長,格波是在一個原子鏈所有原子整體振動形成一個波的波長(好比你拿繩子甩而形成的波浪,那個波的波長),這個波哪裡來的呢?就比如說,你對著鐵管傳遞聲音訊號,你發出不同頻率的波,不同頻率波的訊號不會互相干擾,但是固體中原子的運動呈現其疊加的狀態。看起來你的分子是雜亂無章不像個波的運動,其實是裡面蘊含各個聲音的訊號,而且彼此還是可以提取出來的(這個性質叫做線性)。這個格波就是在雜亂的分子運動中把各個頻率的波分離出來的。
然後問題是越薄,固有頻率越高,理論上答案是否定。
因為固有頻率只與,K,M,原子間距有關。
M是單個原子的質量,是不會變的。
當然不要忘了,我上面理論是針對一個模型來的(無限長的一維單原子鏈)。
我們可以肯定的說,材料(M,K,a),溫度(溫度升高原子間距離增大a,相應彈性係數也會增大 k),有人說的硬度其實就是K,也是材料因素
按照上面理論,與外形無關。但是上面理論模型是無限長的一維單原子鏈為前提。
所以,現在開始說重要的,對於四方四正的固體,你薄一點沒多大關係。但是金屬片,越薄確實頻率越高,因為模型換了,金屬片本身的形變能力變強了。
同樣長度的金屬片,那麼你彎曲的時候,厚度的金屬片同樣彎曲度厚的受力大(K大),質量也越小,但是不一定是成比例減小。彈性係數一般下降的快也就是√(K/M)隨著厚度減少越小。
極限情況是 薄到只有一層原子的時候,你彎曲原子鏈基本上就沒有彈力了。w=0,不會彎曲振動,只會縱向振動。
我再說說,二胡的固有頻率。
你拉的越緊,a越大(這是其次),頻率越大。K其實也會變大。還有一點就是你這個弦自然長度時候本身越短的頻率也會越大,不信你拿皮筋試試。