Genlik ve Frekans
Genlik ve frekans, periyodik hareketlerin temel özelliklerinden ikisidir. Basit harmonik hareketler ve sönümlü harmonik hareketler gibi hareketlerin incelenmesinde bu kavramlarda doğru bir anlayış gereklidir. Bu yazıda, frekans ve genliğin ne olduğunu, tanımlarını, genlik ve frekansın ölçümü ve bağımlılıklarını ve son olarak genlik ve frekans arasındaki farkı tartışacağız.
Sıklık
Sıklık, nesnelerin periyodik hareketlerinde tartışılan bir kavramdır. Frekans kavramını anlamak için periyodik hareketlerin doğru bir şekilde anlaşılması gerekir. Periyodik bir hareket, sabit bir zaman diliminde kendini tekrar eden herhangi bir hareket olarak kabul edilebilir. Güneş etrafında dönen bir gezegen periyodik bir harekettir. Dünyanın etrafında dönen bir uydu, bir denge topunun hareketi periyodik bir hareket olsa bile periyodik bir harekettir. Karşılaştığımız periyodik hareketlerin çoğu dairesel, doğrusal veya yarı daireseldir. Periyodik hareketin bir frekansı vardır. Sıklık, olayın ne kadar "sık" olduğu anlamına gelir. Basit olması için, frekansı saniyedeki oluşumlar olarak alıyoruz. Periyodik hareketler tek tip veya tek tip olmayabilir. Bir üniforma, düzgün bir açısal hıza sahip olabilir. Genlik modülasyonu gibi fonksiyonlar çift periyoda sahip olabilir. Diğer periyodik fonksiyonlarda kapsüllenmiş periyodik fonksiyonlardır. Periyodik hareketin frekansının tersi, bir periyodun süresini verir. Basit harmonik hareketler ve sönümlü harmonik hareketler de periyodik hareketlerdir. Böylece, benzer iki olay arasındaki zaman farkı kullanılarak periyodik bir hareketin frekansı da elde edilebilir. Basit bir sarkacın frekansı yalnızca sarkacın uzunluğuna ve küçük salınımlar için yerçekimi ivmesine bağlıdır.
Genlik
Genlik ayrıca periyodik hareketin çok önemli bir özelliğidir. Genlik kavramını anlamak için harmonik hareketlerin özelliklerini anlamak gerekir. Basit harmonik hareket, yer değiştirme ile hız arasındaki ilişkinin a=-ω2x şeklini alacağı bir harekettir; burada “a” ivme ve “x” ise yer değiştirme. İvme ve yer değiştirme birbirine zıttır. Bu, nesne üzerindeki net kuvvetin de ivme yönünde olduğu anlamına gelir. Bu ilişki, nesnenin merkezi bir nokta etrafında salındığı bir hareketi tanımlar. Yer değiştirme sıfır olduğunda, nesne üzerindeki net kuvvetin de sıfır olduğu görülebilir. Bu, salınımın denge noktasıdır. Cismin denge noktasından maksimum yer değiştirmesi salınımın genliği olarak bilinir. Basit bir harmonik salınımın genliği kesinlikle sistemin toplam mekanik enerjisine bağlıdır. Basit bir yay kütle sistemi için toplam iç enerji E ise genlik 2E/k'ye eşittir, burada k yayın yay sabitidir. Bu genlikte, anlık hız sıfırdır; dolayısıyla kinetik enerji de sıfırdır. Sistemin toplam enerjisi potansiyel enerji şeklindedir. Denge noktasında potansiyel enerji sıfır olur.
Genlik ve frekans arasındaki fark nedir?
• Genlik kesinlikle sistemin toplam enerjisine bağlıdır, oysa bir salınımın frekansı osilatörün özelliklerine bağlıdır.
• Belirli bir sistem için genlik değiştirilebilir ancak frekans değiştirilemez.
