Frecuencia fundamental frente a frecuencia natural
La frecuencia natural y la frecuencia fundamental son dos fenómenos relacionados con las ondas que son muy importantes. Estos fenómenos son de gran importancia en campos como la música, las tecnologías de la construcción, la prevención de desastres, la acústica y la mayor parte del análisis de sistemas naturales. Es vital tener una comprensión clara de estos conceptos para sobresalir en dichos campos. En este artículo, vamos a discutir qué son la frecuencia fundamental y la frecuencia natural, sus definiciones, aplicaciones, los fenómenos relacionados con la frecuencia natural y la frecuencia fundamental, sus similitudes y, finalmente, las diferencias entre la frecuencia natural y la frecuencia fundamental.
¿Qué es la frecuencia natural?
Todo sistema tiene una propiedad llamada frecuencia natural. El sistema seguirá esta frecuencia, si el sistema debe contar con una pequeña oscilación. La frecuencia natural de un sistema es muy importante. Eventos como terremotos y vientos pueden destruir objetos con la misma frecuencia natural que el evento mismo. Es muy importante comprender y medir la frecuencia natural de un sistema para protegerlo de tales desastres naturales. La frecuencia natural está directamente relacionada con la resonancia. Cuando un sistema (por ejemplo, un péndulo) recibe una pequeña oscilación, comenzará a oscilar. La frecuencia con la que oscila es la frecuencia natural del sistema. Ahora imagine una fuerza externa periódica aplicada al sistema. La frecuencia de esta fuerza externa no es necesariamente similar a la frecuencia natural del sistema. Esta fuerza intentará hacer oscilar el sistema a la frecuencia de la fuerza. Esto crea un patrón desigual. Parte de la energía de la fuerza externa es absorbida por el sistema. Ahora consideremos el caso donde las frecuencias son las mismas. En este caso, el péndulo oscilará libremente absorbiendo la máxima energía de la fuerza externa. Esto se llama resonancia. Sistemas como edificios, circuitos electrónicos y eléctricos, sistemas ópticos, sistemas de sonido e incluso sistemas biológicos tienen frecuencias naturales. Pueden ser en forma de impedancia, oscilación o superposición, según el sistema.
¿Qué es la frecuencia fundamental?
La frecuencia fundamental es un concepto discutido en las ondas estacionarias. Imagina dos ondas idénticas, que viajan en direcciones opuestas. Cuando estas dos ondas se encuentran, el resultado se llama onda estacionaria. La ecuación de una onda que viaja en la dirección +x es y=A sin (ωt – kx), y la ecuación para una onda similar que viaja en la dirección -x es y=A sin (ωt + kx). Por el principio de superposición, la forma de onda resultante de la superposición de estos dos es y=2A sen (kx) cos (ωt). Esta es la ecuación de una onda estacionaria. siendo 'x' la distancia desde el origen; para un valor de x dado, el 2A sen (kx) se convierte en una constante. Sin (kx) varía entre -1 y +1. Por lo tanto, la amplitud máxima del sistema es 2A. La frecuencia fundamental es una propiedad del sistema. A la frecuencia fundamental, los dos extremos de los sistemas no oscilan y se conocen como nodos. El centro del sistema oscila con la máxima amplitud, y se le conoce como el antinodo.
¿Cuál es la diferencia entre la frecuencia natural y la frecuencia fundamental?
• La frecuencia natural es una propiedad que concierne a las oscilaciones, pero la frecuencia fundamental es una propiedad que concierne a las ondas.
• Cada sistema tiene una frecuencia natural, pero la frecuencia fundamental ocurre solo en algunos de los sistemas.
• Para la frecuencia fundamental, se requiere la superposición de dos ondas idénticas que viajan en sentido opuesto, pero para la frecuencia natural, solo se requiere una sola oscilación.
