Frequência Fundamental vs Frequência Natural
Frequência natural e frequência fundamental são dois fenômenos relacionados a ondas que são muito importantes. Esses fenômenos são de grande importância em áreas como música, tecnologias de construção, prevenção de desastres, acústica e a maior parte da análise de sistemas naturais. É vital ter uma compreensão clara desses conceitos para se destacar em tais campos. Neste artigo, vamos discutir o que são frequência fundamental e frequência natural, suas definições, aplicações, os fenômenos ligados a frequência natural e frequência fundamental, suas semelhanças e por fim as diferenças entre frequência natural e frequência fundamental.
O que é Frequência Natural?
Todo sistema tem uma propriedade chamada frequência natural. O sistema seguirá esta frequência, se for dotado de uma pequena oscilação. A frequência natural de um sistema é muito importante. Eventos como terremotos e ventos podem causar destruição em objetos com a mesma frequência natural que o próprio evento. É muito importante entender e medir a frequência natural de um sistema para protegê-lo de tais desastres naturais. A frequência natural está diretamente relacionada com a ressonância. Quando um sistema (por exemplo, um pêndulo) recebe uma pequena oscilação, ele começa a oscilar. A frequência com que oscila é a frequência natural do sistema. Agora imagine uma força externa periódica aplicada ao sistema. A frequência dessa força externa não é necessariamente semelhante à frequência natural do sistema. Esta força tentará oscilar o sistema para a frequência da força. Isso cria um padrão irregular. Alguma energia da força externa é absorvida pelo sistema. Agora vamos considerar o caso em que as frequências são as mesmas. Neste caso, o pêndulo oscilará livremente com a energia máxima absorvida da força externa. Isso é chamado de ressonância. Sistemas como edifícios, circuitos eletrônicos e elétricos, sistemas ópticos, sistemas de som e até sistemas biológicos possuem frequências naturais. Eles podem estar na forma de impedância, oscilação ou superposição, dependendo do sistema.
O que é Frequência Fundamental?
Frequência fundamental é um conceito discutido em ondas estacionárias. Imagine duas ondas idênticas, que viajam em direções opostas. Quando essas duas ondas se encontram, o resultado é chamado de onda estacionária. A equação de uma onda viajando na direção +x é y=A sen (ωt – kx), e a equação para uma onda semelhante viajando na direção -x é y=A sen (ωt + kx). Pelo princípio da superposição, a forma de onda resultante da sobreposição desses dois é y=2A sen (kx) cos (ωt). Esta é a equação de uma onda estacionária. 'x' sendo a distância da origem; para um dado valor de x, o sen 2A (kx) torna-se uma constante. Sin (kx) varia entre -1 e +1. Portanto, a amplitude máxima do sistema é 2A. A frequência fundamental é uma propriedade do sistema. Na frequência fundamental, as duas extremidades dos sistemas não estão oscilando e são conhecidas como nós. O centro do sistema está oscilando com amplitude máxima, e é conhecido como antinó.
Qual é a diferença entre frequência natural e frequência fundamental?
• A frequência natural é uma propriedade que diz respeito às oscilações, mas a frequência fundamental é uma propriedade que diz respeito às ondas.
• Todo sistema tem uma frequência natural, mas a frequência fundamental ocorre apenas em alguns dos sistemas.
• Para a frequência fundamental, é necessária a superposição de duas ondas idênticas que viajam opostamente, mas para a frequência natural, é necessária apenas uma única oscilação.
