Круговая частота – Частота колебаний ℹ️ формулы определения циклической и собственной частоты колебаний пружинного и математического маятника, единицы измерения, характеристика, от чего зависит

Содержание

Круговая частота — это… Что такое Круговая частота?


Круговая частота

Углова́я частота́ (синонимы: радиальная частота, циклическая частота, круговая частота) — скалярная величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. В случае вращательного движения, угловая частота равна модулю вектора угловой скорости. В системах СИ и СГС угловая частота выражается в радианах в секунду, её размерность обратна размерности времени (радианы безразмерны). Угловая частота является производной по времени от фазы колебания:

\omega = \partial\varphi/\partial t.

Угловая частота в радианах в секунду выражается через частоту f (выражаемую в оборотах в секунду или колебаниях в секунду), как

~~\omega = {2\pi f}.

В случае использования в качестве единицы угловой частоты градусов в секунду связь с обычной частотой будет следующей:

~~\omega = {360 f}.

Наконец, при использовании оборотов в секунду угловая частота совпадает с частотой вращения:

~~\omega = {f}.


Введение циклической частоты (в её основной размерности — радианах в секунду) позволяет упростить многие формулы в теоретической физике и электронике. Так, резонансная циклическая частота колебательного LC-контура равна ~~\omega_{LC} = 1/\sqrt{LC}, тогда как обычная резонансная частота ~~f_{LC} = 1/(2\pi\sqrt{LC}).

. В то же время ряд других формул усложняется. Решающим соображением в пользу циклической частоты стало то, что множители ~~2\pi и ~~1/(2\pi), появляющиеся во многих формулах при использовании радианов для измерения углов и фаз, исчезают при введении циклической частоты.

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Круговая диаграмма полных сопротивлений
  • Круговая плоскость

Смотреть что такое «Круговая частота» в других словарях:

  • круговая частота — угловая частота циклическая частота Величина ω=2πf=2π/Т, где f частота, Т период колебания. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003… …   Справочник технического переводчика

  • КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — то же, что угловая частота …   Большой Энциклопедический словарь

  • круговая частота — то же, что угловая частота. * * * КРУГОВАЯ ЧАСТОТА КРУГОВАЯ ЧАСТОТА, то же, что угловая частота (см. УГЛОВАЯ ЧАСТОТА) …   Энциклопедический словарь

  • круговая частота — угловая частота периодических колебаний; угловая частота; отрасл. круговая частота Число периодов колебаний в 2π единиц времени …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. angular frequency; cyclic frequency; radian frequency vok. Kreisfrequenz, f; Winkelfrequenz, f rus. круговая частота, f; угловая частота, f; циклическая частота, f pranc. fréquence… …   Fizikos terminų žodynas

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. angular frequency; circular frequency vok. Kreisfrequenz, f; Winkelfrequenz, f rus. круговая частота, f; угловая частота, f pranc. fréquence angulaire, f; fréquence circulaire, f …   Automatikos terminų žodynas

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Virpesio fazės kitimo sparta, išreiškiama formule: ω = 2πf; čia f – dažnis. Kampinio dažnio ω matavimo vienetas yra rad/s (radianas per sekundę), o dažnio f – Hz (hercas) …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — то же, что угловая частота …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — то же, что угловая частота …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • круговая частота — угловая скорость …   Словарь русских синонимов по технологиям автоматического контроля

Угловая частота — это… Что такое Угловая частота?

Углова́я частота́ (синонимы: радиальная частота, циклическая частота, круговая частота) — скалярная физическая величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. В случае вращательного движения, угловая частота равна модулю вектора угловой скорости. В системах СИ и СГС угловая частота выражается в радианах в секунду, её размерность обратна размерности времени (радианы безразмерны). Угловая частота является производной по времени от фазы колебания:

Другое распространённое обозначение

Угловая частота в радианах в секунду выражается через частоту f (выражаемую в оборотах в секунду или колебаниях в секунду), как

В случае использования в качестве единицы угловой частоты градусов в секунду связь с обычной частотой будет следующей:


Численно циклическая частота равна числу циклов (колебаний, оборотов) за 2π секунд. Введение циклической частоты (в её основной размерности — радианах в секунду) позволяет упростить многие формулы в теоретической физике и электронике. Так, резонансная циклическая частота колебательного LC-контура равна тогда как обычная резонансная частота В то же время ряд других формул усложняется. Решающим соображением в пользу циклической частоты стало то, что множители 2π и 1/(2π), появляющиеся во многих формулах при использовании радианов для измерения углов и фаз, исчезают при введении циклической частоты.

См. также

Планковская угловая частота — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 1 февраля 2018; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 1 февраля 2018; проверки требует 1 правка.

В физике, планковская угловая частота это единица угловой частоты, обозначаемая как ωP{\displaystyle \omega _{P}}, определённая в терминах фундаментальных констант в натуральных единицах, так же известных как планковские единицы.

Планковская угловая частота определяется как величина обратная планковскому времени[источник не указан 887 дней]tP{\displaystyle t_{P}}. С учётом этого для планковской угловой частоты выполняется

[1]:

tP=ℏGc5≈5,39116(13)⋅10−44{\displaystyle t_{P}={\sqrt {\frac {\hbar G}{c^{5}}}}\approx 5,39116(13)\cdot 10^{-44}} c,
ωP=1tP=c5ℏG≈1,85487⋅1043{\displaystyle \omega _{P}={\frac {1}{t_{P}}}={\sqrt {\frac {c^{5}}{\hbar G}}}\approx 1,85487\cdot 10^{43}} c-1,

где:

c{\displaystyle c} — скорость света в вакууме,
ℏ{\displaystyle \hbar } — постоянная Дирака (постоянная Планка, делённая на 2π{\displaystyle 2\pi }),
G{\displaystyle G} — гравитационная постоянная,
tP{\displaystyle t_{P}} — планковское время.

Некоторые свойства планковской угловой частоты[править | править код]

Колебания и волны[править | править код]

  • Обычная частота, соответствующая планковской угловой частоте: f=ωp2π=12πtP=c54π2ℏG=c52πhG=2ϵGc5h=2cϰh≈{\displaystyle f={\frac {\omega _{p}}{2\pi }}={\frac {1}{2\pi t_{P}}}={\sqrt {\frac {c^{5}}{4\pi ^{2}\hbar G}}}={\sqrt {\frac {c^{5}}{2\pi hG}}}={\sqrt {\frac {2\epsilon _{G}c^{5}}{h}}}=2{\sqrt {\frac {c}{\varkappa h}}}\approx } 2,95212 ⋅1042Гц,
где  h{\displaystyle \ h} — постоянная Планка, ϵG=14πG{\displaystyle \epsilon _{G}={\frac {1}{4\pi G}}} — гравитационная электро-подобная константа[2], ϰ=8πGc4{\displaystyle \varkappa ={8\pi G \over c^{4}}} — гравитационная постоянная Эйнштейна[3].
  • Период, соответствующий планковской угловой частоте, равен 2πtP{\displaystyle 2\pi t_{P}}, то есть планковскому времени, умноженному на 2π{\displaystyle 2\pi }.
  • Фаза:
    • Фаза колебаний, угловая частота которых равна планковской, изменяется на 1 рад за планковское время.
    • Фаза гармонического колебания с планковской угловой частотой и нулевой начальной фазой, выраженная в радианах, в момент времени t численно равна времени t, выраженному в планковских единицах.
    • Выраженная в радианах фаза в момент времени t в точке с координатой x распространяющейся со скоростью света в вакууме 1-мерной плоской гармонической волны с планковской угловой частотой и нулевой начальной фазой численно равна x-t, если x выражено в единицах lP, а t в единицах tP.
    • Изменение фазы гармонического колебания за планковское время, выраженное в радианах, численно равно угловой частоте данного колебания, выраженной в единицах ωP.

Вращение[править | править код]

Сигналы[править | править код]

  • Из теоремы Котельникова вытекает следующее. Если аналоговый сигнал имеет конечный (ограниченный по ширине) спектр, причём угловая частота верхней границы спектра меньше или равна ωP{\displaystyle \omega _{P}} (то есть fc≤ωp2π=2cϰh{\displaystyle f_{c}\;\leq {\frac {\omega _{p}}{2\pi }}=2{\sqrt {\frac {c}{\varkappa h}}}}[4]), то такой сигнал может быть восстановлен однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам с частотой дискретизации, большей или равной 22ϵGc5h=4cϰh≈{\displaystyle 2{\sqrt {\frac {2\epsilon _{G}c^{5}}{h}}}=4{\sqrt {\frac {c}{\varkappa h}}}\approx } 5,90424 ⋅1042Гц.

Электромагнитные колебания[править | править код]

Зрение[править | править код]

Музыка[править | править код]

  • Самый низкий звук, воспринимаемый человеческим ухом (16 Гц), имеет угловую частоту примерно 5,419839 ⋅10-42 ωP. Самый высокий (20000 Гц) — около 6,77480 ⋅10-39 ωP. Поэтому можно сказать, что человек слышит звуки в диапазоне угловых частот от 5,419839 ⋅10-42 ωP до 6,77480 ⋅10-39 ωP.
  • Угловая частота эталонного тона «ля» 1-й октавы в 12-звуковом строе (440 Гц) примерно равна 1,49046 ⋅10-40 ωP. Соответственно, угловая частота произвольной ступени 12-РДО равна 1,49046 ⋅10-40*⋅2i/12{\displaystyle \cdot 2^{i/12}} ωP, где i — количество полутонов в интервале от искомого звука к эталону[5]. В частности,

Циклическая частота, теория и онлайн калькуляторы

Определение циклической частоты

Определение

Циклической (угловой, радиальной круговой) частотой называют скалярную физическую величину, которая служит мерой вращательного или колебательного движения.

Угловая скорость при равномерном движении по окружности является постоянной величиной, в этом случае ее называют циклической частотой.

Циклическая частота гармонических колебаний

Колебательные движения играют важную роль в самых разных вопросах физики. Рассмотрим колебания материальной точки. При колебаниях материальная точка через равные промежутки времени проходит через одно и то же положение при движении в одном направлении.

Самым важным колебательными движениями являются гармонические колебания. Сущность таких колебаний проще всего рассмотреть на следующей кинематической модели. Путь точка M со скоростью ($v$) постоянной по величине движется по окружности радиуса A. При этом ее угловая скорость равна ${\omega }_0=const$ (рис.1).

Проекция точки на диаметр окружности, например на ось X, совершает колебания от $N_1$ до $N_2\ $и обратно (точка N). Такое колебание N ,будет называться гармоническим. Для его описания следует записать координату точки N, как функцию от времени ($t$). Пусть при $t=0$ радиус OM образует с осью X угол ${\varphi }_0$. Через некоторый промежуток времени этот угол получит приращение ${\omega }_0t$ и станет равен ${\omega }_0t+{\varphi }_0$, тогда:

\[x=A{\cos \left({\omega }_0t+{\varphi }_0\right)\ }\left(1\right).\]

Выражение (1) является аналитической формой записи гармонического колебания точки N по диаметру $N_1N_2$.

Рассмотрим формулу (1). Параметр $A$ — максимальное отклонение точки, совершающей колебания, от положения равновесия (точки О — центра окружности), амплитуда колебаний.

Величина ${\omega }_0$ — циклическая частота колебаний. $\varphi =({\omega }_0t+{\varphi }_0$) — фаза колебаний; ${\varphi }_0$ — начальная фаза колебаний. Циклическую частоту гармонических колебаний определим как частную производную от фазы колебаний по времени:

\[{\omega }_0=\frac{?\varphi }{\partial t}=\dot{\varphi }\left(2\right).\]

Если начальная фаза колебаний равна нулю, то

\[x=A{\cos \left({\omega }_0t\right)\ }\left(3\right).\]

При $\varphi =\frac{\pi }{2}$ :

\[x=A{{\rm s}in \left({\omega }_0t\right)\ }\left(4\right).\]

Выражения (3) и (4) показывают, что при гармонических колебаниях абсцисса $x$ — это функция синус или косинус от времени. При графическом изображении гармонических колебаний получается косинусоида или синусоида. Форма кривой определена амплитудой колебаний и величиной циклической частоты. Положение кривой зависит от начальной фазы.

КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — это… Что такое КРУГОВАЯ ЧАСТОТА?


  • КРУГОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ
  • КРУГОВОЙ ПРОЦЕСС

Смотреть что такое «КРУГОВАЯ ЧАСТОТА» в других словарях:

  • круговая частота — угловая частота циклическая частота Величина ω=2πf=2π/Т, где f частота, Т период колебания. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003… …   Справочник технического переводчика

  • Круговая частота — Угловая частота (синонимы: радиальная частота, циклическая частота, круговая частота)  скалярная величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. В случае вращательного движения, угловая частота равна модулю вектора угловой… …   Википедия

  • круговая частота — то же, что угловая частота. * * * КРУГОВАЯ ЧАСТОТА КРУГОВАЯ ЧАСТОТА, то же, что угловая частота (см. УГЛОВАЯ ЧАСТОТА) …   Энциклопедический словарь

  • круговая частота — угловая частота периодических колебаний; угловая частота; отрасл. круговая частота Число периодов колебаний в 2π единиц времени …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. angular frequency; cyclic frequency; radian frequency vok. Kreisfrequenz, f; Winkelfrequenz, f rus. круговая частота, f; угловая частота, f; циклическая частота, f pranc. fréquence… …   Fizikos terminų žodynas

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. angular frequency; circular frequency vok. Kreisfrequenz, f; Winkelfrequenz, f rus. круговая частота, f; угловая частота, f pranc. fréquence angulaire, f; fréquence circulaire, f …   Automatikos terminų žodynas

  • круговая частота — kampinis dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Virpesio fazės kitimo sparta, išreiškiama formule: ω = 2πf; čia f – dažnis. Kampinio dažnio ω matavimo vienetas yra rad/s (radianas per sekundę), o dažnio f – Hz (hercas) …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — то же, что угловая частота …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • КРУГОВАЯ ЧАСТОТА — то же, что угловая частота …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • круговая частота — угловая скорость …   Словарь русских синонимов по технологиям автоматического контроля

Круговая частота Википедия

Углова́я частота́ (синонимы: радиальная частота, циклическая частота, круговая частота, частота вращения) — скалярная физическая величина, мера частоты вращательного или колебательного движения. В случае вращательного движения угловая частота равна модулю вектора угловой скорости. В Международной системе единиц (СИ) и системе СГС угловая частота выражается в радианах в секунду, её размерность обратна размерности времени (радианы безразмерны).

Угловая частота является производной по времени от фазы колебания:

ω=∂φ/∂t.{\displaystyle \omega =\partial \varphi /\partial t.}

Другое распространённое обозначение ω=φ˙.{\displaystyle \omega ={\dot {\varphi }}.}

Угловая частота связана с частотой ν соотношением[1]

ω=2πν.{\displaystyle \omega ={2\pi \nu }.}

В случае использования в качестве единицы угловой частоты градусов в секунду связь с обычной частотой будет следующей:

ω=360∘ν.{\displaystyle \omega ={360^{\circ }\nu }.}

В случае вращательного движения угловая частота численно равна углу, на который повернется вращающееся тело за единицу времени (то есть равна модулю вектора угловой скорости), в случае колебательного движения — приращению полной фазы колебания за единицу времени. Численно угловая (циклическая) частота равна числу циклов (колебаний, оборотов) за 2π единиц времени.

Введение циклической частоты (в её основной размерности — радианах в секунду) позволяет упростить многие формулы в теоретической физике и электронике. Так, резонансная циклическая частота колебательного LC-контура равна ωLC=1/LC,{\displaystyle \omega _{LC}=1/{\sqrt {LC}},} тогда как обычная резонансная частота νLC=1/(2πLC).{\displaystyle \nu _{LC}=1/(2\pi {\sqrt {LC}}).}

В то же время ряд других формул усложняется. Решающим соображением в пользу циклической частоты стало то, что переводные множители 2π и 1/(2π), появляющиеся во многих формулах при использовании радианов для измерения углов и фаз, исчезают при введении циклической частоты.

См. также

Примечания

  1. ↑ Угловая частота (неопр.). Большой энциклопедический политехнический словарь. Дата обращения 27 октября 2016.

Частота, период, циклическая частота, амплитуда, фаза колебаний.

ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ, числоколебаний в 1 с. Обозначается. Если T -периодот колебаний, то= 1/T; измеряется в герцах (Гц).Угловая частотаколебаний= 2= 2/T рад/с.

ПЕРИОД колебаний, наименьший промежуток времени, через который совершающая колебания системавозвращается в то же состояние, в котором она находилась в начальный момент, выбранный произвольно. Период -величина, обратная частоте колебаний.Понятие»период» применимо, например, в случае гармонических колебаний, однако часто применяется и для слабо затухающих колебаний.

Круговая или циклическая частотаω

При изменении аргумента косинуса, либо синуса на 2π эти функции возвращаются к прежнему значению. Найдем промежуток времени T, в течение которого фаза гармонической функции изменяется на 2π .

ω(t + T) + α = ωt + α + 2π, или ωT = 2π.

.

Время T одного полного колебания называется периодом колебания. Частотой ν называют величину, обратную периоду

.

Единица измерения частоты — герц (Гц), 1 Гц = 1 с-1.

Так как

, то .

Круговая, или циклическая частоты ω в 2π раз больше частоты колебаний ν. Круговая частота — это скорость изменения фазы со временем. Действительно:

.

АМПЛИТУДА (от латинского amplitudo — величина), наибольшее отклонение от равновесного значения величины, колеблющейся по определенному, в том числе гармоническому, закону; смотри такжеГармонические колебания.

ФАЗА КОЛЕБАНИЙ аргумент функцииcos (ωt + φ), описывающей гармонический колебательный процесс (ω — круговая частота, t — время, φ — начальная фаза колебаний, т. е. фаза колебаний вначальный момент времениt = 0)

Смещение, скорость, ускорение колеблющейся системы частиц.

Энергия гармонических колебаний.

Гармонические колебания

Важным частным случаем периодических колебаний являются гармонические колебания, т.е. такие изменения физической величины, которые идут по закону

где . Из курса математики известно, что функция вида (1) меняется в пределах от А до -А , и что наименьший положительный период у нее. Поэтому гармоническое колебание вида (1) происходит с амплитудой А и периодом.

Не следует путать циклическую частоту и частоту колебаний. Между ними простая связь. Так как, а, то.

Величина называется фазой колебания. При t=0 фаза равна, потомуназывают начальной фазой.

Отметим, что при одном и том же t:

где — начальная фаза .Видно, что начальная фаза для одного и того же колебания есть величина, определенная с точнотью до. Поэтому из множества возможных значений начальной фазы выбирается обычно значение начальной фазы наименьшее по модулю или наименьшее положительное. Но делать это необязательно. Например, дано колебание, то его удобно записать в видеи работать в дальнейшем с последним видом записи этого колебания.

Можно показать, что колебания вида:

где имогут быть любого знака, с помощью простых тригонометрических преобразований всегда приводится к виду (1), причем,, ане равна, вообще говоря. Таким образом, колебания вида (2) являются гармоническими с амплитудойи циклической частотой. Не приводя общего доказательства, проиллюстрируем это на конкретном примере.

Пусть требуется показать, что колебание

будет гармоническим и найти амплитуду , циклическую частоту, периоди начальную фазу. Действительно,

Видим, что колебание величины S удалось записать в виде (1). При этом ,.

Попробуйте самостоятельно убедится, что

.

Естественно, что запись гармонических колебаний в форме (2) ничем не хуже записи в форме (1), и переходить в конкретной задаче от записи в данной форме к записи в другой форме обычно нет необходимости. Нужно только уметь сразу находить амплитуду, циклическую частоту и период, имея перед собой любую форму записи гармонического колебания.

Иногда полезно знать характер изменения первой и второй производных по времени от величины S, которая совершает гармонические колебания (колеблется по гармоническому закону). Если

, то дифференцирование S по времени t дает,. Видно, что S’ и S» колеблются тоже по гармоническому закону с той же циклической частотой, что и величина S, и амплитудамии, соответственно. Приведем пример.

Пусть координата x тела, совершающего гармонические колебания вдоль оси x, изменяется по закону , где х в сантиметрах, время t в секундах. Требуется записать закон изменения скорости и ускорения тела и найти их максимальные значения. Для ответа на поставленный вопрос заметим, что первая производная по времени от величины х есть проекция скорости тела на ось х, а вторая производная х есть проекция ускорения на ось х:

,. Продифференцировав выражение для х по времени, получим,. Максимальные значения скорости и ускорения :.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о