Un bambino su un'altalena, una campana colpita, un sasso gettato in uno stagno---tutte queste situazioni hanno movimento periodico. Quando c'è una posizione di equilibrio, come un'altalena che riposa nel suo punto più basso, il sistema tenterà di correggere una dispersione ritornando alla posizione di equilibrio. Quando un bambino viene spinto sull'altalena, altalena tornerà indietro al punto iniziale. In molti sistemi, come lo swing, il sistema entrerà al suo equilibrio punto e poi andare a destra attraverso di essa. Il tempo che necessario per il sistema completare un intero ciclo è il periodo. I principi del movimento periodico sono gli stessi per periodiche onde sonore, onde luminose e onde radio, in grado di trasportare segnali.
Istruzioni
Comprendere il movimento periodico
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Familiarizzare con le caratteristiche del segnale. Ogni fenomeni ciclicamente ripetitivo ha un modello identificabile. Per cominciare, la lunghezza d'onda è la "distanza" tra due caratteristiche identiche nel modello. Ad esempio, la lunghezza d'onda di un'oscillazione del bambino sarebbe la distanza totale tra il punto più alto nell'oscillazione all'indietro, il punto più alto nell'oscillazione avanti e indietro al più alto punto indietro nuovamente. Fare attenzione quando si identifica un punto di partenza per misurare la lunghezza d'onda; ad esempio, il modello non è lo stesso ogni volta che il bambino oscilla attraverso il punto più basso---una volta sta andando avanti e l'altro sta andando indietro.
• Osservare la velocità del movimento. La velocità è determinata dalla forza di ripristino---qualunque cosa sia che sta spingendo indietro verso una posizione equilibrata, di equilibrio. Per lo swing, la sua gravità. Per il suono, è la pressione nell'aria. Per una corda vibrante, è la tensione della stringa. Per le onde elettromagnetiche come i segnali radio e luce, la forza di ripristino è contenuta all'interno di campi elettrico e magnetico se stessi.
• Trovare la frequenza del moto. La frequenza è il numero di volte che il ciclo si ripete, di solito misurata in Hertz, che è "al secondo." Per misurare la frequenza di oscillazione di un bambino, ad esempio, per trenta secondi si potevano contare quante volte il bambino passa attraverso il punto più basso lo spostamento in avanti. Se si misura 7 "forward passa" attraverso il punto più basso in 30 secondi, la frequenza sarebbe 7 / 30 che è circa 0,23 Hz.
• Identificare la relazione tra la frequenza, la velocità e la lunghezza d'onda. Matematicamente, lunghezza d'onda = velocità / frequenza. Questo si ottiene un po ' complicato per lo swing, perché la "velocità" è relativo alla lunghezza della corda e l'accelerazione di gravità, ma per segnali trasportati dal suono o le onde elettromagnetiche, è la velocità del suono o la velocità della luce, rispettivamente.
• Notare la relazione tra frequenza e periodo. Periodo e frequenza sono legate da un rapporto molto semplice: period = 1 / frequenza; o, viceversa, frequenza = 1 / periodo.
Misurazione diretta
• Selezionare un dispositivo di misura appropriato per il tipo di segnale. Non ci sono molti segnali sono portati sull'oscillazione di un bambino, quindi abbiamo bisogno di un dispositivo di misura appropriata per il tipo di segnale. Per un'onda sonora, un microfono sarebbe una buona scelta, mentre un'onda radio avrebbe bisogno di un'antenna e il ricevitore.
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Inserire il segnale dell'oscilloscopio. Oscilloscopi sono dispositivi di misurazione vero e provato, specificamente progettati per misurare segnali periodici, ma qualsiasi strumento in grado di registrare tensione in funzione del tempo può essere utilizzato per fare queste misurazioni.
• Regolare il timebase sull'oscilloscopio per visualizzare un numero conveniente di cicli completi di segnale periodico; da uno a quattro cicli è solitamente conveniente.
• Una caratteristica specifica del segnale di identificare e misurare il tempo tra le ripetizioni di tale caratteristica. Riferendosi di nuovo alle oscillazione del bambino, ricorda che sia la posizione e la direzione del segnale necessario ripetere. Ad esempio, dove il segnale attraversa da positivo a negativo potrebbe essere una buona scelta. Il tempo tra le ripetizioni di una funzionalità di segnale specifico è il periodo.
Calcolo
• Determinare la velocità del segnale. Per esempio, suono onde viaggiano a circa 340 metri/secondo in condizioni standard, mentre le onde elettromagnetiche (ad esempio di onde luminose) viaggio a 300 milioni di metri al secondo. A causa del rapporto tra velocità, frequenza e lunghezza d'onda descritto nella sezione "Movimento periodico di comprensione", conoscendo alcune caratteristiche di un'onda permette ad altri di essere calcolato.
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Determinare la lunghezza d'onda del segnale. Ad esempio, giallo-verdastro luce ha una lunghezza d'onda di 550 nanometri (550 miliardesimi di metro).
• Calcolare la frequenza del segnale. La frequenza è uguale alla velocità divisa per la lunghezza d'onda. Ad esempio, la frequenza della luce giallo-verdastro è data dalla (3.010 ^ 8 m/s) / (55010 ^-9 m) = 545 * 10 ^ 12 / s. Questa misura di quante volte il segnale si ripete ogni secondo.
• Invertire la frequenza per ottenere il periodo. Nell'esempio, il periodo della luce giallo-verdastro è dato da 1 / (54510 ^ 12 / s), che equivale a 1.83 10 ^-15 secondi.