ความถี่ธรรมชาติ
ความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) คือ ความถี่ของการสั่นที่วัตถุจะสั่นเมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำ
สมการความถี่ธรรมชาติ
ความถี่ธรรมชาติของวัตถุที่มีมวล m ผูกติดกับสปริงที่มีค่าคงที่ความยืดหยุ่น k มีค่าดังนี้
1 | ω = √(k / m) |
โดยที่
- ω คือ ความถี่เชิงมุมของความถี่ธรรมชาติ
- k คือ ค่าคงที่ความยืดหยุ่นของสปริง
- m คือ มวลของวัตถุ
ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้มอย่างง่าย
ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้มอย่างง่ายที่มีมวล m ผูกติดกับเส้นเชือกหรือลวดยาว l มีค่าดังนี้
1 | ω = √(g / l) |
โดยที่
- ω คือ ความถี่เชิงมุมของความถี่ธรรมชาติ
- g คือ ความเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก (9.81 m/s^2)
- l คือ ความยาวของเส้นเชือกหรือลวด (m)
สั่นพ้อง
สั่นพ้อง (Resonance) คือ ปรากฏการณ์ที่วัตถุจะเกิดการแกว่งด้วยพลังงานมากขึ้นเมื่อได้รับแรงกระตุ้นที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ
ตัวอย่างการเกิดสั่นพ้อง
ตัวอย่างการเกิดสั่นพ้อง ได้แก่
- การแกว่งของสายกีตาร์ เมื่อเราดีดสายกีตาร์ จะเกิดแรงกระตุ้นที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของสายกีตาร์ ทำให้สายกีตาร์เกิดการสั่นด้วยพลังงานมากขึ้น
- การแตกของแก้ว เมื่อเราส่งเสียงที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของแก้ว จะทำให้แก้วเกิดการสั่นด้วยพลังงานมากขึ้น จนแก้วแตกในที่สุด
- การโยนหินลงบ่อน้ำ เมื่อเราโยนหินลงบ่อน้ำ จะเกิดคลื่นกระเพื่อมบนผิวน้ำ โดยคลื่นกระเพื่อมจะมีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของผิวน้ำ
สรุป
ความถี่ธรรมชาติคือความถี่ของการสั่นที่วัตถุจะสั่นเมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำ สั่นพ้องคือปรากฏการณ์ที่วัตถุจะเกิดการแกว่งด้วยพลังงานมากขึ้นเมื่อได้รับแรงกระตุ้นที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุ