Что такое частота вращения

Что такое частота колебаний? :

что такое частота вращения

Всё на планете имеет свою частоту. Согласно одной из версий, она даже положена в основу нашего мира.

Увы, теория весьма сложна, чтобы излагать её в рамках одной публикации, поэтому нами будет рассмотрена исключительно частота колебаний как самостоятельное действие.

В рамках статьи будет дано определения этому физическому процессу, его единицам измерений и метрологической составляющей. И под конец будет рассмотрен пример важности в обычной жизни обыкновенного звука. Мы узнаем, что он собой представляет и какова его природа.

Что называют частотой колебаний?

Под этим подразумевают физическую величину, которая используется для характеристики периодического процесса, что равен количеству повторений или возникновений определённых событий за одну единицу времени. Этот показатель рассчитывается как отношение числа данных происшествий к промежутку времени, за который они были совершены.

Собственная частота колебаний есть у каждого элемента мира. Тело, атом, дорожный мост, поезд, самолёт – все они совершают определённые движения, которые так называются. Пускай эти процессы не видны глазу, они есть. Единицами измерений, в которых считается частота колебаний, являются герцы.

Своё название они получили в честь физика немецкого происхождения Генриха Герца.

Мгновенная частота

Периодический сигнал можно охарактеризовать мгновенной частотой, которая с точностью до коэффициента является скоростью изменения фазы. Его можно представить как сумму гармонических спектральных составляющих, обладающих своими постоянными колебаниями.

Циклическая частота колебаний

Её удобно применять в теоретической физике, особенно в разделе про электромагнетизм. Циклическая частота (её также называют радиальной, круговой, угловой) – это физическая величина, которая используется для обозначения интенсивности происхождения колебательного или вращательного движения. Первая выражается в оборотах или колебаниях на секунду. При вращательном движении частота равняется модулю вектора угловой скорости.

Выражение этого показателя осуществляется в радианах на одну секунду. Размерность циклической частоты является обратной времени. В числовом выражении она равняется числу колебаний или оборотов, что произошли за количество секунд 2π.

Её введения для использования позволяет значительно упрощать различный спектр формул в электронике и теоретической физике. Самый популярный пример использования – это обсчёт резонансной циклической частоты колебательного LC-контура.

Другие формулы могут значительно усложняться.

Частота дискретных событий

Под этой величиной подразумевают значение, что равно числу дискретных событий, которые происходят за одну единицу времени. В теории обычно используется показатель – секунда в минус первой степени. На практике, чтобы выразить частоту импульсов, обычно применяют герц.

Частота вращения

Под нею понимают физическую величину, которая равняется числу полных оборотов, что происходят за одну единицу времени. Здесь также применяется показатель – секунда в минус первой степени. Для обозначения сделанной работы могут использовать такие словосочетания, как оборот в минуту, час, день, месяц, год и другие.

Единицы измерения

В чём же измеряется частота колебаний? Если брать во внимание систему СИ, то здесь единица измерения – это герц. Первоначально она была введена международной электротехнической комиссией ещё в 1930 году. А 11-я генеральная конференция по весам и мерам в 1960-м закрепила употребление этого показателя как единицы СИ. Что было выдвинуто в качестве «идеала»? Им выступила частота, когда один цикл совершается за одну секунду.

Но что делать с производством? Для них были закреплены произвольные значения: килоцикл, мегацикл в секунду и так далее. Поэтому беря в руки устройство, которое работает с показателем в ГГц (как процессор компьютера), можете примерно представить, сколько действий оно совершает.

Казалось бы, как медленно для человека тянется время. Но техника за тот же промежуток успевает выполнять миллионы и даже миллиарды операций в секунду. За один час компьютер делает уже столько действий, что большинство людей даже не смогут представить их в численном выражении.

Метрологические аспекты

Частота колебаний нашла своё применение даже в метрологии. Различные устройства имеют много функций:

  1. Измеряют частоту импульсов. Они представлены электронно-счётными и конденсаторными типами.
  2. Определяют частоту спектральных составляющих. Существуют гетеродинные и резонансные типы.
  3. Производят анализ спектра.
  4. Воспроизводят необходимую частоту с заданной точностью. При этом могут применяться различные меры: стандарты, синтезаторы, генераторы сигналов и другая техника этого направления.
  5. Сравнивают показатели полученных колебаний, в этих целях используют компаратор или осциллограф.

Пример работы: звук

Всё выше написанное может быть довольно сложным для понимания, поскольку нами использовался сухой язык физики. Чтобы осознать приведённую информацию, можно привести пример. В нём всё будет детально расписано, основываясь на анализе случаев из современной жизни. Для этого рассмотрим самый известный пример колебаний – звук. Его свойства, а также особенности осуществления механических упругих колебаний в среде, находятся в прямой зависимости от частоты.

Человеческие органы слуха могут улавливать колебания, которые находятся в рамках от 20 Гц до 20 кГц. Причём с возрастом верхняя граница будет постепенно снижаться. Если частота колебаний звука упадёт ниже показателя в 20 Гц (что соответствует ми субконтроктавы), то будет создаваться инфразвук. Этот тип, который в большинстве случаев не слышен нам, люди всё же могут ощущать осязательно.

При превышении границы в 20 килогерц генерируются колебания, которые называются ультразвуком. Если частота превысит 1 ГГц, то в этом случае мы будем иметь дело с гиперзвуком. Если рассматривать такой музыкальный инструмент, как фортепиано, то он может создавать колебания в диапазоне от 27,5 Гц до 4186 Гц.

При этом следует учитывать, что музыкальный звук не состоит только из основной частоты – к нему ещё примешиваются обертоны, гармоники. Это всё вместе определяет тембр.

Заключение

Как вы имели возможность узнать, частота колебаний является чрезвычайно важной составляющей, которая позволяет функционировать нашему миру. Благодаря ей мы можем слышать, с её содействия работают компьютеры и осуществляется множество других полезных вещей. Но если частота колебаний превысит оптимальный предел, то могут начаться определённые разрушения. Так, если повлиять на процессор, чтобы его кристалл работал с вдвое большими показателями, то он быстро выйдет из строя.

Подобное можно привести и с человеческой жизнью, когда при высокой частотности у него лопнут барабанные перепонки. Также произойдут другие негативные изменения с телом, которые повлекут за собой определённые проблемы, вплоть до смертельного исхода. Причём из-за особенности физической природы этот процесс растянется на довольно длительный промежуток времени. Кстати, беря во внимание этот фактор, военные рассматривают новые возможности для разработки вооружения будущего.

Источник: https://www.syl.ru/article/234843/mod_chto-takoe-chastota-kolebaniy

Как найти частоту вращения формула

что такое частота вращения

Так как линейная скорость равномерно меняет направление, то движение по окружности нельзя назвать равномерным, оно является равноускоренным.

Угловая скорость

Выберем на окружности точку 1. Построим радиус. За единицу времени точка переместится в пункт 2. При этом радиус описывает угол. Угловая скорость численно равна углу поворота радиуса за единицу времени.

Период и частота

Период вращения T — это время, за которое тело совершает один оборот.

Частота вращение — это количество оборотов за одну секунду.

Частота и период взаимосвязаны соотношением

Связь с угловой скоростью

Линейная скорость

Каждая точка на окружности движется с некоторой скоростью. Эту скорость называют линейной. Направление вектора линейной скорости всегда совпадает с касательной к окружности. Например, искры из-под точильного станка двигаются, повторяя направление мгновенной скорости.

Рассмотрим точку на окружности, которая совершает один оборот, время, которое затрачено — это есть период T. Путь, который преодолевает точка — это есть длина окружности.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности вектор ускорения всегда перпендикулярен вектору скорости, направлен в центр окружности.

Используя предыдущие формулы, можно вывести следующие соотношения

Точки, лежащие на одной прямой исходящей из центра окружности (например, это могут быть точки, которые лежат на спице колеса), будут иметь одинаковые угловые скорости, период и частоту. То есть они будут вращаться одинаково, но с разными линейными скоростями. Чем дальше точка от центра, тем быстрей она будет двигаться.

Закон сложения скоростей справедлив и для вращательного движения. Если движение тела или системы отсчета не является равномерным, то закон применяется для мгновенных скоростей. Например, скорость человека, идущего по краю вращающейся карусели, равна векторной сумме линейной скорости вращения края карусели и скорости движения человека.

Вращение Земли

Земля участвует в двух основных вращательных движениях: суточном (вокруг своей оси) и орбитальном (вокруг Солнца). Период вращения Земли вокруг Солнца составляет 1 год или 365 суток. Вокруг своей оси Земля вращается с запада на восток, период этого вращения составляет 1 сутки или 24 часа. Широтой называется угол между плоскостью экватора и направлением из центра Земли на точку ее поверхности.

Связь со вторым законом Ньютона

Согласно второму закону Ньютона причиной любого ускорения является сила. Если движущееся тело испытывает центростремительное ускорение, то природа сил, действием которых вызвано это ускорение, может быть различной. Например, если тело движется по окружности на привязанной к нему веревке, то действующей силой является сила упругости.

Если тело, лежащее на диске, вращается вместе с диском вокруг его оси, то такой силой является сила трения. Если сила прекратит свое действие, то далее тело будет двигаться по прямой

Как вывести формулу центростремительного ускорения

Рассмотрим перемещение точки на окружности из А в В. Линейная скорость равна vA и vB соответственно. Ускорение — изменение скорости за единицу времени. Найдем разницу векторов.

Разница векторов есть . Так как , получим

Движение по циклоиде*

В системе отсчета, связанной с колесом, точка равномерно вращается по окружности радиуса R со скоростью , которая изменяется только по направлению. Центростремительное ускорение точки направлено по радиусу к центру окружности.

Теперь перейдем в неподвижную систему, связанную с землей. Полное ускорение точки А останется прежним и по модулю, и по направлению, так как при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой ускорение не меняется. С точки зрения неподвижного наблюдателя траектория точки А — уже не окружность, а более сложная кривая (циклоида), вдоль которой точка движется неравномерно.

Источник: https://ingener-pto.ru/2019/12/12/kak-najti-chastotu-vrashhenija-formula/

Единица измерения частоты

что такое частота вращения

Прежде чем перейти к единицам измерения частоты, скажем о том, что следует выделить: частоту периодических процессов (колебаний, излучений и т.д.), частоту дискретных событий (импульсов и т.д. ) и частоту вращения.

Герц — единица измерения частоты периодического процесса в системе СИ

Определение

Частота периодических процессов ($u$) — это физическая величина, которая равна количеству циклов, которые происходят вединицу времени. Это определение говорит о том, что:

\[u =\frac{1}{T}\left(1\right),\]

где $T$ — период процесса.

Из выражения (1) очевидно, что единицей измерения частоты служит обратная секунда:

\[\left[u \right]=с{-1}.\]

В Международной системе единиц (СИ) эта единица измерения имеет специальное название, ее называют герцем (Гц) с 1960 г (начала существования системы). Герц — единица измерения частоты периодического процесса, при которой за время в одну секунду протекает один цикл процесса.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать шлифовальный станок своими руками

Единица измерения частоты периодического процесса называется в честь немецкого ученого Г. Герца, который много и успешно занимался электродинамикой.

Герц, как единица измерения частоты может использоваться со стандартными приставками системы СИ для обозначения десятичных кратных и дольных единиц. Например, гГц (гектогерц): $1г\ Гц=100\ Гц$; мкГц (микрогерц): $1мкГц={10}{-6}Гц.$ Биения здорового человеческого сердца в спокойном состоянии происходят с частотой 1Гц.

Иногда частоту периодических колебаний обозначают буквой $f$.

Часто в расчётах используют циклическую частоту (угловую частоту, радиальную частоту, круговая частота) ($\omega $), которая равна:

\[\omega =2\pi {\mathbf u }\left(2\right).\]

Угловая частота измеряется в радианах, деленных на секунду:

\[\left[\omega \right]=\frac{рад}{с}.\]

В системах СИ и СГС единицы измерения круговой частоты одинаковы.

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты дискретных событий

Частота дискретных колебаний ($n$) — это физическая величина, которая равна количеству действий (событий) в единицу времени. Если время, которое занимает одно событие обозначить как $\tau $, то частота дискретных событий равна:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(3\right).\]

Из определения (3) следует, что обратная секунда (секунда в минус первой степени) — единица измерения частоты дискретных событий:

\[\left[n\right]=\frac{1}{с}.\]

Секунда в минус первой степени равна частоте дискретных событий, если за время, равное одной секунде происходит одно событие.

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты вращения

Частота вращения ($n$) — это величина, равная количеству полных оборотов в единицу времени. Если $\tau $ — время, затрачиваемое на один полный оборот, то:

\[n=\frac{1}{\tau }\left(4\right).\]

Секунда в минус первой степени — единица измерения частоты вращения:

\[\left[n\right]=\frac{1}{с}.\]

Обратная секунда (оборот в секунду) — это частота вращения, при которой за время в одну секунду происходит один оборот (цикл вращения). Кроме обратной секунды для обозначения единиц частоты вращения применяют: оборот в минуту или час.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Какова частота колебаний пружинного маятника (рис.1), если масса груза равна 200 г, а жесткость пружины составляет 160 $\frac{Н}{м}$? Каковы единицы измерения полученной величины?

Решение. Частота колебаний пружинного маятника равна:

\[u =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}\left(1.1\right).\]

Рассмотрим единицы измерения величин, входящих в правую часть выражения (1.1):

\[\left[u \right]=\left[2\pi \sqrt{\frac{k}{m}}\right]=\sqrt{\frac{\left[k\right]}{\left[m\right]}}=\sqrt{\frac{кг}{с2}\cdot \frac{1}{кг}}=\frac{1}{с}.\] \[\left[m\right]=кг;;\ \left[k\right]=\frac{Н}{м}=\frac{кг\cdot м}{с2}\cdot \frac{1}{м}=\frac{кг}{с2}.\]

Вычислим искомую частоту, но прежде переведем массу в систему СИ: $m=200\ г=0,2\ кг$.

\[u =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{160}{0,2}}=\frac{1}{2\cdot 3,14}\sqrt{800}\approx 4,5\ \left(Гц\right).\]

Ответ. $u \approx 4,5$ Гц

Пример 2

Задание. Какова частота колебаний в электрическом контуре, который содержит катушку индуктивностью $L=4$ мкГн и конденсатор емкостью $C=0,4\ нФ$ рис.2? Ответ запишите в МГц.

Решение. Частоту в колебательном контуре можно найти, используя формулу:

\[u =\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}\left(2.1\right).\]

Принимая во внимание, что $\left[L\right]=Гн=\frac{м2кг}{с2А2}$; $\left[C\right]=Ф=\frac{А2с4}{м2кг}$, в качестве единицы измерения частоты получаем:

\[\left[u \right]=\left[\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}\right]=\frac{1}{\left[\sqrt{CL}\right]}=\frac{1}{\sqrt{\frac{м2кг}{с2А2}\cdot \frac{А2с4}{м2кг}}}=\frac{1}{с}=Гц.\]

Для проведения вычислений будем иметь в виду, что: $L=4$ мкГн=$4\cdot {10}{-6}Гн;;\ C=0,4\ нФ=4\cdot {10}{-10}Ф.$

\[u =\frac{1}{2\pi \sqrt{4\cdot {10}{-6}\cdot 4\cdot {10}{-10}}}\approx 4\cdot {10}6Гц.\]

Учитывая, что:

\[1МГц={10}6Гц,\]

получим:

\[u =4\cdot {10}6Гц=4МГц.\]

Ответ. $u =4\ МГц$

Читать дальше: единица измерения электрической мощности.

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_199_edinica_izmerenija_chastoty.php

Частота вращения: формула

> Теория > Частота вращения: формула

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается.

Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя.

Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Резонансная частота: формула

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/chastota-vrashheniya-formula.html

Чему равна частота v. Что такое частота колебаний

Характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени. Стандартные обозначения в формулах — , , или . Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом . Частота, как и время , является одной из наиболее точно измеряемых физических величин: до относительной точности 10 −17 .

В природе известны периодические процессы с частотами от ~10 −16 Гц (частота обращения Солнца вокруг центра Галактики) до ~10 35 Гц (частота колебаний поля, характерная для наиболее высокоэнергичных космических лучей).

Измерения

  • Для измерения частоты применяются частотомеры разных видов, в том числе: для измерения частоты импульсов — электронно-счётные и конденсаторные, для определения частот спектральных составляющих — резонансные и гетеродинные частотомеры, а также анализаторы спектра .
  • Для воспроизведения частоты с заданной точностью используют различные меры — стандарты частоты (высокая точность), синтезаторы частот, генераторы сигналов и др.
  • Сравнивают частоты компаратором частоты или с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу .

Эталоны

  • Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-98 — находится во ВНИИФТРИ
  • Вторичный эталон единицы времени и частоты ВЭТ 1-10-82 — находится в СНИИМ (Новосибирск)

Литература

  • Финк Л. М. Сигналы, помехи, ошибки — М.: Радио и связь, 1984
  • Единицы физических величин. Бурдун Г. Д., Базакуца В. А. — Харьков: Вища школа,
  • Справочник по физике. Яворский Б. М., Детлаф А. А. — М.: Наука,

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

  • Авторизация
  • Химическая физика

Смотреть что такое «Частота» в других словарях:

    ЧАСТОТА — (1) количество повторений периодического явления за единицу времени; (2) Ч. боковая частота, большая или меньшая несущей частоты высокочастотного генератора, возникающая при (см.); (3) Ч. вращения величина, равная отношению числа оборотов Большая политехническая энциклопедияЧастота — ионная плазменная частота – частота электростатических колебаний, которые можно наблюдать в плазме, электронная температура которой значительно превышает температуру ионов; эта частота зависит от концентрации, заряда и массы ионов плазмы. Термины атомной энергетикиЧАСТОТА — ЧАСТОТА, частоты, мн. (спец.) частоты, частот, жен. (книжн.). 1. только ед. отвлеч. сущ. к частый. Частота случаев. Частота ритма. Повышение частоты пульса. Частота тока. 2. Величина, выражающая ту или иную степень какого нибудь частого движения Толковый словарь Ушаковачастота — ы; частоты; ж. 1. к Частый (1 зн.). Следить за частотой повторения ходов. Необходимая ч. посадки картофеля. Обратить внимание на частоту пульса. 2. Число повторений одинаковых движений, колебаний в какую л. единицу времени. Ч. вращения колеса. Ч Энциклопедический словарьЧАСТОТА — (Frequency) число периодов в одну секунду. Частота величина, обратная периоду колебаний; напр. если частота переменного тока f = 50 колебаниям в сек. (50 Н), то период Т = 1/50 сек. Частота измеряется в герцах. При характеристике излучения Морской словарьчастота — гармоника, колебание Словарь русских синонимов. частота сущ. густота плотность (о растительности)) Словарь русских синонимов. Контекст 5.0 Информатик. 2012 Словарь синонимовчастота — появления случайного события – это отношение m/n числа m появлений этого события в данной последовательности испытаний (его встречаемость) к общему числу n испытаний. Термин частота используется также в значении встречаемость. В старинной книжке Словарь социологической статистикиЧастота — колебаний, количество полных периодов (циклов) колебательного процесса, протекающих в единицу времени. Единицей частоты является герц (Гц), соответствующий одному полному циклу в 1 с. Частота f=1/T, где T период колебаний, однако часто Иллюстрированный энциклопедический словарь

Квантовомеханического состояния имеет физический смысл энергии этого состояния, в связи с чем система единиц часто выбирается таким образом, что частота и энергия выражаются в одних и тех же единицах (иными словами, переводный коэффициент между частотой и энергией — постоянная Планка в формуле E = hν — выбирается равным 1).

Глаз человека чувствителен к электромагнитным волнам с частотами от 4⋅10 14 до 8⋅10 14 Гц (видимый свет); частота колебаний определяет цвет наблюдаемого света. Слуховой анализатор человека воспринимает акустические волны с частотами от 20 Гц до 20 кГц. У различных животных частотные диапазоны чувствительности к оптическим и акустическим колебаниям различны.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Станина что это такое

Отношения частот звуковых колебаний выражаются с помощью музыкальных интервалов , таких как октава , квинта , терция и т. п. Интервал в одну октаву между частотами звуков означает, что эти частоты отличаются в 2 раза, интервал в чистую квинту означает отношение частот 3 ⁄ 2 .

Кроме того, для описания частотных интервалов используется декада — интервал между частотами, отличающимися в 10 раз. Так, диапазон звуковой чувствительности человека составляет 3 декады (20 Гц — 20 000 Гц).

Для измерения отношения очень близких звуковых частот используются такие единицы, как цент (отношение частот, равное 2 1/1200) и миллиоктава (отношение частот 2 1/1000).

Энциклопедичный

    1/5✪ В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ✪ Легенда о 20 Гц и 20 кГц. Почему такой диапазон?✪ 432 Гц ремонт ДНК, очистка чакр и ауры. Изохронные ритмы.✪ ЭНЕРГИЯ И ЧАСТОТА ВИБРАЦИИ- НОВАЯ ИГРОВАЯ ПЛОЩАДКА ДЛЯ РАЗУМА.✪ Как за 10 минут повысить частоту вибраций своего тела Исцеление с помощью вибраций Тета хилинг, мед

    Мгновенная частота и частоты спектральных составляющих

    Периодический сигнал характеризуется мгновенной частотой, являющейся (с точностью до коэффициента) скоростью изменения фазы, но тот же сигнал можно представить в виде суммы гармонических спектральных составляющих, имеющих свои (постоянные) частоты. Свойства мгновенной частоты и частоты́ спектральной составляющей различны .

    Вычисления

    Вычисление частоты повторяющегося события осуществляется посредством учета количества появлений этого события в течение заданного периода времени . Полученное количество разделяется на продолжительность соответствующего временного отрезка. К примеру, если на протяжении 15 секунд произошло 71 однородное событие, то частота составит

    ν = 71 15 s ≈ 4.7 Hz {\displaystyle u ={\frac {71}{15\,{\mbox{s}}}}\approx 4.7\,{\mbox{Hz}}}

    Если полученное количество отсчетов невелико, то более точным приемом является измерение временного интервала для заданного числа появлений рассматриваемого события, а не нахождение количества событий в пределах заданного промежутка времени .

    Использование последнего метода вводит между нулевым и первым отсчетом случайную ошибку, составляющую в среднем половину отсчета; это может приводить к появлению средней ошибки в вычисляемой частоте Δν = 1/(2 T m), или же относительной погрешности Δν/ν = 1/(2vT m ), гдеT m — временной интервал, а ν — измеряемая частота.

    Ошибка убывает по мере возрастания частоты, поэтому данная проблема является наиболее существенной для низких частот, где количество отсчетовN мало.

    Стробоскопический метод

    Источник: https://crabo.ru/solving-problems/chemu-ravna-chastota-v-chto-takoe-chastota-kolebanii.html

    Что такое частота вращения в физике

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

    Адрес: г. НовороссийскТелефон: Номер телефонаПочта: kalinelena@yandex.ru

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

    Как сказал

    Человек, который никогда не ошибался, никогда не пробовал сделать что-нибудь новое.

    Альберт Эйнштейн

    Частота вращения (обращения) — это физическая величина, равная количеству оборотов, которые тело совершает за единицу времени (1 секунду)

    Чтобы найти частоту вращения надо количество оборотов разделить на время совершения этих оборотов:

    Частота вращения – величина, обратная периоду вращения:

    Частота вращения показывает, сколько оборотов совершается за 1 с.

    За единицу частоты вращения в СИ принимают частоту вращения, при которой за каждую секунду тело совершает один оборот. Эта единица обозначается так: [1/с] или [с -1 ] (читается: секунда в минус первой степени). Единица частоты в СИ называется Герц [Гц].

    T — период обращения

    ν — частота обращения

    N — число оборотов

    t — время, за которое тело совершило N оборотов по окружности

    Количество повторений каких-либо событий или их возникновения за одну единицу таймера называется частотой. Это физическая величина измеряется в герцах – Гц (Hz). Она обозначается буквами ν, f, F, и есть отношение количества повторяющихся событий к промежутку времени, в течение которого они произошли.

    При обращении предмета вокруг своего центра можно говорить о такой физической величине, как частота вращения, формула:

    где:

    • N – количество оборотов вокруг оси или по окружности,
    • t – время, за которое они были совершены.

    В системе СИ обозначается как – с-1 (s-1) и именуется как обороты в секунду (об/с). Применяют и другие единицы вращения. При описании вращения планет вокруг Солнца говорят об оборотах в часах. Юпитер делает одно вращение в 9,92 часа, тогда как Земля и Луна оборачиваются за 24 часа.

    Угловая скорость в конкретных случаях

    На практике редко работают с величинами угловой скорости. Она нужна при конструкторских разработках вращающихся механизмов: редукторов, коробок передач и прочего.

    Вычислить её, применяя формулу, можно. Для этого используют связь угловой скорости и частоты вращения.

    где:

    • π – число, равное 3,14;
    • ν – частота вращения, (об./мин.).

    В качестве примера могут быть рассмотрены угловая скорость и частота вращения колёсного диска при движении мотоблока. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого применяют устройство в виде редуктора, при помощи которого понижают скорость вращения колёс. При максимальной скорости движения 10 км/ч колесо делает около 60 об./мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об./с. После подстановки данных в формулу получится результат:

    ω = 2*π*ν = 2*3,14*1 = 6,28 рад./с.

    К сведению. Снижение угловой скорости часто требуется для того, чтобы увеличить крутящий момент или тяговое усилие механизмов.

    Как определить угловую скорость

    Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если равномерно, то употребляется формула:

    Если нет, то придётся высчитывать значения мгновенной или средней угловой скорости.

    Величина, о которой идёт разговор, векторная, и при определении её направления используют правило Максвелла. В просторечии – правило буравчика. Вектор скорости имеет одинаковое направление с поступательным перемещением винта, имеющего правую резьбу.

    Рассмотрим на примере, как определить угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м меняется по законуϕ= 6*t:

    ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 с-1

    Вектор ω меняется из-за поворота в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.

    Угол поворота и период обращения

    Рассмотрим точку А на предмете, вращающимся вокруг своей оси. При обращении за какой-то период времени она изменит своё положение на линии окружности на определённый угол. Это угол поворота. Он измеряется в радианах, потому что за единицу берётся отрезок окружности, равный радиусу. Ещё одна величина измерения угла поворота – градус.

    Когда в результате поворота точка А вернётся на своё прежнее место, значит, она совершила полный оборот. Если её движение повторится n-раз, то говорят о некотором количестве оборотов. Исходя из этого, можно рассматривать 1/2, 1/4 оборота и так далее. Яркий практический пример этому – путь, который проделывает фреза при фрезеровании детали, закреплённой в центре шпинделя станка.

    Читать дальше:  Как выучить сигналы регулировщика в стихах

    Внимание! Угол поворота имеет направление. Оно отрицательное, когда вращение происходит по часовой стрелке и положительное при вращении против движения стрелки.

    Если тело равномерно продвигается по окружности, можно говорить о постоянной угловой скорости при перемещении, ω = const.

    В этом случае находят применения такие характеристики, как:

    • период обращения – T, это время, необходимое для полного оборота точки при круговом движении;
    • частота обращения – ν, это полное количество оборотов, которое совершает точка по круговой траектории за единичный временной интервал.

    Интересно. По известным данным, Юпитер обращается вокруг Солнца за 12 лет. Когда Земля за это время делает вокруг Солнца почти 12 оборотов. Точное значение периода обращения круглого гиганта – 11,86 земных лет.

    Циклическая частота вращения (обращения)

    Скалярная величина, измеряющая частоту вращательного движения, называется циклической частотой вращения. Это угловая частота, равная не самому вектору угловой скорости, а его модулю. Ещё её именуют радиальной или круговой частотой.

    Циклическая частота вращения – это количество оборотов тела за 2*π секунды.

    У электрических двигателей переменного тока это частота асинхронная. У них частота вращения ротора отстаёт от частоты вращения магнитного поля статора. Величина, определяющая это отставание, носит название скольжения – S. В процессе скольжения вал вращается, потому что в роторе возникает электроток. Скольжение допустимо до определённой величины, превышение которой приводит к перегреву асинхронной машины, и её обмотки могут сгореть.

    Устройство этого типа двигателей отличается от устройства машин постоянного тока, где токопроводящая рамка вращается в поле постоянных магнитов. Большое количество рамок вместил в себя якорь, множество электромагнитов составили основу статора. В трёхфазных машинах переменного тока всё наоборот.

    При работе асинхронного двигателя статор имеет вращающееся магнитное поле. Оно всегда зависит от параметров:

    • частоты питающей сети;
    • количества пар полюсов.

    Скорость вращения ротора состоит в прямом соотношении со скоростью магнитного поля статора. Поле создаётся тремя обмотками, которые расположены под углом 120 градусов относительно друг друга.

    Переход от угловой к линейной скорости

    Существует различие между линейной скоростью точки и угловой скоростью. При сравнении величин в выражениях, описывающих правила вращения, можно увидеть общее между этими двумя понятиями. Любая точка В, принадлежащая окружности с радиусом R, совершает путь, равный 2*π*R. При этом она делает один оборот. Учитывая, что время, необходимое для этого, есть период Т, модульное значение линейной скорости точки В находится следующим действием:

    ν = 2*π*R / Т = 2*π*R* ν.

    Так как ω = 2*π*ν, то получается:

    Следовательно, линейная скорость точки В тем больше, чем дальше от центра вращения находится точка.

    К сведению. Если рассматривать в качестве такой точки города на широте Санкт-Петербурга, их линейная скорость относительно земной оси равна 233 м/с. Для объектов на экваторе – 465 м/с.

    Читать дальше:  Как настроить цифровые каналы на телевизоре hyundai

    Числовое значение вектора ускорения точки В, движущейся равномерно, выражается черезRи угловую скорость, таким образом:

    а = ν2/ R, подставляя сюда ν = ω* R, получим: а = ν2/ R = ω2* R.

    Это значит, чем больше радиус окружности, по которой движется точка В, тем больше значение её ускорения по модулю. Чем дальше расположена точка твердого тела от оси вращения, тем большее ускорение она имеет.

    Поэтому можно вычислять ускорения, модули скоростей необходимых точек тел и их положений в любой момент времени.

    Понимание и умение пользоваться расчётами и не путаться в определениях помогут на практике вычислениям линейной и угловой скоростей, а также свободно переходить при расчётах от одной величины к другой.

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Смотреть что такое «Частота вращения» в других словарях:

    частота вращения ВК — частота вращения ветроколеса Угол, проходимый лопастью ВК за единицу времени, измеренный в оборотах в единицу времени или в радианах. [ГОСТ Р 51237 98] Тематики ветроэнергетика Синонимы частота вращения ветроколеса EN rotation speed Справочник технического переводчика

    частота вращения — частота вращения Справочник технического переводчика

    Частота вращения

    Источник: https://dtp-avarii.ru/chto-takoe-chastota-vrashhenija-v-fizike/

    Формулы частоты вращения циклической. Определение частоты вращения вала

    Одним из распространенных в природе и технике видов движения является вращение. Этот вид перемещения тел в пространстве характеризуется набором физических величин. Важная характеристика любого вращения — это частота. Формулу частоту вращения можно найти, зная определенные величины и параметры.

    Что такое вращение?

    Под ним в физике понимают такое перемещение материальной точки вокруг некоторой оси, при котором ее расстояние до этой оси остается постоянным. Оно называется радиусом вращения.

    Примерами этого движения в природе является вращение планет вокруг Солнца и вокруг собственной оси. В технике вращение представлено движением валов, шестеренок, колеса автомобиля или велосипеда, перемещением лопастей ветровых мельниц.

    Описывающие вращение физические величины

    Для численного описания вращения в физике был введен ряд характеристик. Перечислим их и охарактеризуем.

    В первую очередь это угол поворота, обозначается θ. Поскольку полная окружность характеризуется центральным углом в 2*pi радиан, то, зная величину θ, на которую повернулось вращающееся тело за определенный промежуток времени, можно определить число оборотов за это время. Кроме того, угол θ позволяет рассчитать линейный путь, пройденный телом вдоль кривой окружности. Соответствующие формулы для числа оборотов n и пройденного пути L имеют вид:

    n = θ/(2*pi);

    L = θ*r.

    Где r — радиус окружности или радиус вращения.

    Следующей характеристикой рассматриваемого типа движения является угловая скорость. Ее обычно обозначают буквой ω. Она измеряется в радианах в секунду, то есть показывает величину угла в радианах, на которые поворачивается вращающееся тело за одну секунду. Для угловой скорости в случае равномерного вращения справедлива формула:

    ω = θ/t

    Угловая частота, период и угловая скорость

    Выше уже отмечалось, что важным свойством любого вращательного движения является время, за которое совершается один оборот. Это время называется периодом вращения. Его обозначают буквой T и измеряют в секундах. Формулу для периода T можно записать через угловую скорость ω. Соответствующее выражение имеет вид:

    T = 2*pi/ω

    Величина, обратная периоду, называется частотой. Ее измеряют в герцах (Гц). Для кругового движения удобно использовать не саму частоту, а ее угловой аналог. Обозначим ее f. Формула частоты вращения угловой f имеет вид:

    f = 2*pi/T

    Чтобы рассчитать угловую частоту, необходимо знать период вращательного движения.

    Сравнивая две последние формулы, приходим к следующему равенству:

    f = ω

    Это равенство означает следующее:

    • формулы угловой частоты и угловой скорости совпадают, поэтому эти величины равны численно между собой;
    • так же как и скорость, частота показывает, на какой угол в радианах поворачивается тело за одну секунду.

    Различие между этими величинами единственное: угловая частота является величиной скалярной, скорость же — это вектор.

    Линейная скорость вращения, частота и частота угловая

    В технике для некоторых вращающих конструкций, например, шестерен и валов, известны их рабочие частоты μ и линейные скорости v. Тем не менее каждую из этих характеристик можно использовать для определения угловой или циклической частоты.

    Выше отмечалось, что частота μ измеряется в герцах. Она показывает количество оборотов вращающегося тела за одну секунду. Формула для нее принимает вид:

    μ = 1/T

    Если сравнить это выражение с соответствующим равенством для f, то формула, как найти частоту вращения f через μ описывающая, будет иметь вид:

    f = 2*pi*μ

    Эта формула интуитивно понятна, поскольку μ показывает количество оборотов за единицу времени, а f отражает ту же самую величину, только представленную в радианах.

    Линейная скорость v связана со скоростью угловой ω следующим равенством:

    v = ω*r

    Поскольку модули величин f и ω равны, то из последнего выражения легко получить соответствующую формулу частоты вращения циклической. Запишем ее:

    f = v/r

    Где r — радиус вращения. Заметим, что скорость v линейно растет при увеличении радиуса r, при этом отношение этих величин является константой. Последнее умозаключение означает, что если измерять циклическую частоту вращения в любой точке сечения вращающегося массивного объекта, то она будет везде одинаковой.

    Задача на определение циклической частоты вращения вала

    Угловые частоты вращения содержат полезную информацию, поскольку позволяют рассчитать такие важные физические характеристики, как момент импульса или угловую скорость. Решим такую задачу: известно, что рабочая частота вращения вала составляет 1500 оборотов в минуту. Чему равна циклическая частота для этого вала?

    Из единиц измерения, приведенный в условии, понятно, что дана обычная частота μ. Поэтому формула частоты вращения вала циклической имеет вид:

    f = 2*pi*μ

    Прежде чем ею пользоваться, следует перевести указанную в условии цифру к стандартным единицам измерения, то есть к обратным секундам. Поскольку вал за минуту делает 1500 оборотов, то за секунду он сделает в 60 раз меньше оборотов, то есть 25. То есть частота его вращения равна 25 Гц. Подставляя это число в записанную выше формулу, получаем значение циклической частоты: f = 157 рад/с.

    Источник: https://FB.ru/article/447326/formulyi-chastotyi-vrascheniya-tsiklicheskoy-opredelenie-chastotyi-vrascheniya-vala

    Угловая скорость: 4 главных формулы

    Иногда применительно к автомобилям всплывают вопросы из математики и физики. В частности, одним из таких вопросов является угловая скорость. Она имеет отношение как к работе механизмов, так и к прохождению поворотов. Разберёмся же, как определить эту величину, в чём она измеряется и какими формулами тут нужно пользоваться.

    Как определить угловую скорость: что это за величина?

    С физико-математической точки зрения эту величину можно определить следующим образом: это данные, которые показывают, как быстро некая точка осуществляет оборот вокруг центра окружности, по которой она движется.

    Эта, казалось бы, чисто теоретическая величина, имеет немалое практическое значение при эксплуатации автомобиля. Вот лишь несколько примеров:

    • Необходимо правильно соотносить движения, с которыми вращаются колёса при повороте. Угловая скорость колеса автомобиля, движущегося по внутренней части траектории, должна быть меньше, чем у внешнего.
    • Требуется рассчитывать, насколько быстро в автомобиле вращается коленвал.
    • Наконец, сама машина, проходя поворот, тоже имеет определённую величину параметров движения – и от них на практике зависит устойчивость автомобиля на трассе и вероятность опрокидывания.

    Формула времени, за которое вращается точка по окружности заданного радиуса

    Для того, чтобы рассчитывать угловую скорость, используется следующая формула:

    ω = ∆φ /∆t

    Где:

    • ω (читается «омега») – собственно вычисляемая величина.
    • ∆φ (читается «дельта фи») – угол поворота, разница между угловым положением точки в первый и последний момент времени измерения.
    • ∆t(читается «дельта тэ») – время, за которое произошло это самое смещение. Точнее, поскольку «дельта», это означает разницу между значениями времени в момент, когда было начато измерение и когда закончено.

    Приведённая выше формула угловой скорости применяется лишь в общих случаях. Там же, где речь идёт о равномерно вращающихся объектах или о связи между движением точки на поверхности детали, радиусом и временем поворота, требуется использовать другие соотношения и методы. В частности, тут уже будет необходима формула частоты вращения.

    Угловая скорость измеряется в самых разных единицах. В теории часто используется рад/с (радиан в секунду) или градус в секунду. Однако эта величина мало что означает на практике и использоваться может разве что в конструкторской работе. На практике же её больше измеряют в оборотах за секунду (или минуту, если речь идёт о медленных процессах). В этом плане она близка к частоте вращения.

    Чему равна угловая скорость в конкретных случаях?

    Приведём пример расчёта на основе приведённых выше формул. Допустим, имеется автомобиль. При движении на 100 км/ч его колесо, как показывает практика, делает в среднем 600 оборотов за минуту (f = 600 об/мин). Рассчитаем угловую скорость.

    Для начала переведем об/мин в об/с. Для этого разделим 600 на 60 (число секунд в минуте) и получим 10 об/с . Попутно мы получили и период обращения: эта величина является обратной по отношению к частоте и при измерении в секундах 0,1 с.

    Далее используем формулу:

    ω = 2 π *f

    Поскольку точно выразить π десятичными дробями невозможно, результат примерно равен будет 62,83 рад/с.

    Связь угловой и линейной скоростей

    На практике часто приходится проверять не только ту скорость, с какой изменяется угловое положение у вращающейся точки, но и скорость её самой применительно к линейному движению. В приведённом выше примере были сделаны расчёты для колеса – но колесо движется по дороге и либо вращается под действием скорости автомобиля, либо само ему эту скорость обеспечивает. Значит, каждая точка на поверхности колеса помимо угловой будет иметь и линейную скорость.

    Рассчитать её проще всего через радиус. Поскольку скорость зависит от времени (которым будет период обращения) и пройденного расстояния (которым является длина окружности), то, учитывая приведённые выше формулы, угловая и линейная скорость будут соотноситься так:

    V = ωR

    Где:

    • V – линейная скорость;
    • R – радиус.

    Из формулы очевидно, что чем больше радиус, тем выше и значение такой скорости. Применительно к колесу с самой большой скоростью будет двигаться точка на внешней поверхности протектора (R максимален), но вот точно в центре ступицы линейная скорость будет равна нулю.

    Ускорение, момент и связь их с массой

    Помимо приведённых выше величин, с вращением связано ещё несколько моментов. Учитывая же, сколько в автомобиле крутящихся деталей разного веса, их практическое значение нельзя не учесть.

    Равномерное вращение – это важная вещь. Вот только нет ни одной детали, которая бы всё время крутилась равномерно. Число оборотов любого крутящегося узла, от коленвала до колеса, всегда в конечном итоге растёт, а затем падает. И та величина, которая показывает, насколько выросли обороты, называется угловым ускорением. Поскольку она производная от угловой скорости, измеряется она в радианах на секунду в квадрате (как линейное ускорение – в метрах на секунду в квадрате).

    С движением и её изменением во времени связан и другой аспект – момент импульса. Если до этого момента мы могли рассматривать только чисто математические особенности движения, то здесь уже нужно учитывать то, что каждая деталь имеет массу, которая распределена вокруг оси.

    Он определяется соотношением начального положения точки с учётом направления движения – и импульса, то есть произведения массы на скорость.

    Зная момент импульса, возникающий при вращении, можно определить, какая нагрузка будет приходиться на каждую деталь при её взаимодействии с другой

    Шарнир как пример передачи импульса

    Характерным примером того, как применяются все перечисленные выше данные, является шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) . Эта деталь используется прежде всего на переднеприводных автомобилях, где важно не только обеспечить разный темп вращения колёс при повороте – но и при этом их управляемость и передачу на них импульса от работы двигателя.

    Конструкция этого узла как раз и предназначена для того, чтобы:

    • уравнивать между собой, как быстро вращаются колёса;
    • обеспечивать вращение в момент поворота;
    • гарантировать независимость задней подвеске.

    В результате все формулы, приведённые выше, учитываются в работе ШРУС.

    Источник: http://motorstory.ru/operation/instructions-operation/uglovaya-skorost-4-glavnyx-formuly/

    I. Механика

    Так как линейная скорость равномерно меняет направление, то движение по окружности нельзя назвать равномерным, оно является равноускоренным.

    Количество оборотов формула физика

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

    Адрес: г. НовороссийскТелефон: Номер телефонаПочта: kalinelena@yandex.ru

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электропривод
Что такое дуговая сварка в защитном газе

Закрыть