التردد الزاوي

كرة تدور حول محور. النقاط الأبعد عن المحور تتحرك بشكل أسرع، مما يحقق المعادلة ω = v / r .

في الفيزياء ، التردد الزاوي (رمزه ω )، ويُسمى أيضًا السرعة الزاوية ومعدل الدوران الزاوي ، هو مقياس قياسي لمعدل الزاوية (الزاوية لكل وحدة زمنية) أو المعدل الزمني لتغير طور الموجة الجيبية أو دالة الجيب (على سبيل المثال، في التذبذبات والأمواج). التردد الزاوي (أو السرعة الزاوية) هو مقدار كمية شبه متجهة تُسمى السرعة الزاوية . [ 1 ]

يمكن الحصول على التردد الزاوي بضرب التردد الدوراني ، ν (أو التردد العادي ، f ) في دورة كاملة (2π راديان ) : ω = 2π راديانν . ويمكن صياغته أيضًا على النحو التالي: ω = dθ / dt ، وهو معدل التغير اللحظي للإزاحة الزاوية ، θ ، بالنسبة للزمن، t . [ 2 ] [ 3 ] 

وحدة

في نظام الوحدات الدولي (SI )، يُعبّر عن التردد الزاوي عادةً بوحدة الراديان لكل ثانية . وحدة الهرتز (Hz) مكافئة لها من حيث الأبعاد، ولكن اصطلاحًا تُستخدم فقط للتردد f ، ولا تُستخدم أبدًا للتردد الزاوي ω . يُستخدم هذا الاصطلاح لتجنب الالتباس [ 4 ] الذي ينشأ عند التعامل مع كميات مثل التردد والكميات الزاوية، لأن وحدات القياس (مثل الدورة أو الراديان) تُعتبر وحدة واحدة، وبالتالي يمكن حذفها عند التعبير عن الكميات بوحدات النظام الدولي. [ 5 ] [ 6 ]  

في معالجة الإشارات الرقمية ، يمكن تطبيع التردد بواسطة معدل أخذ العينات ، مما ينتج عنه التردد المطبع .

أمثلة

الحركة الدائرية

في جسم دوار أو يدور في مدار، توجد علاقة بين المسافة من المحور،ر{\displaystyle r}، السرعة المماسية ،v{\displaystyle v}، والتردد الزاوي للدوران. خلال دورة واحدة،تي{\displaystyle T}يتحرك الجسم في حركة دائرية مسافةvتي{\displaystyle vT}وهذه المسافة تساوي أيضاً محيط المسار الذي يرسمه الجسم.2πر{\displaystyle 2\pi r}بمساواة هاتين الكميتين، واستذكار العلاقة بين الدورة والتردد الزاوي، نحصل على:ω=v/ر.{\displaystyle \omega =v/r.}الحركة الدائرية على دائرة الوحدة تُعطى بالعلاقة التالية: ω=2πتي=2πو،{\displaystyle \omega ={\frac {2\pi }{T}}={2\pi f},} أين:

تذبذبات الزنبرك

يمكن لجسم متصل بنابض أن يتذبذب . إذا افترضنا أن النابض مثالي وعديم الكتلة وبدون تخميد، فإن الحركة تكون بسيطة وتوافقية بتردد زاوي يُعطى بالمعادلة [ 7 ].ω=كم،{\displaystyle \omega ={\sqrt {\frac {k}{m}}},} أين

يُشار إلى ω باسم التردد الزاوي الطبيعي (ويُشار إليه أحيانًا باسم ω 0 ).

أثناء تذبذب الجسم، يمكن حساب تسارعه بواسطة أ=-ω2x،{\displaystyle a=-\omega ^{2}x,} حيث يمثل x الإزاحة من وضع التوازن.

باستخدام التردد القياسي f ، ستكون هذه المعادلة كما يلي: أ=-(2πو)2x.{\displaystyle a=-(2\pi f)^{2}x.}

دوائر LC

التردد الزاوي الرنيني في دائرة LC متسلسلة يساوي الجذر التربيعي لمقلوب حاصل ضرب السعة ( C ، بوحدة فاراد في النظام الدولي للوحدات ) وحث الدائرة ( L ، بوحدة هنري في النظام الدولي للوحدات ): [ 8 ]ω=1لج.{\displaystyle \omega ={\sqrt {\frac {1}{LC}}}.}

لا يؤدي إضافة مقاومة متسلسلة (على سبيل المثال، بسبب مقاومة السلك في الملف) إلى تغيير تردد الرنين لدائرة LC المتسلسلة. أما بالنسبة لدائرة الرنين المتوازية، فإن المعادلة المذكورة أعلاه غالبًا ما تكون تقريبًا مفيدًا، ولكن تردد الرنين يعتمد على فقد الطاقة في العناصر المتوازية.

مصطلحات

على الرغم من أن التردد الزاوي يشار إليه غالبًا بشكل فضفاض بالتردد، إلا أنه يختلف عن التردد بمعامل 2π ، مما قد يؤدي إلى حدوث ارتباك عندما لا يتم توضيح الفرق.

انظر أيضاً

المراجع والملاحظات

  1. كامينغز، كارين؛ هاليداي، ديفيد (2007). فهم الفيزياء . نيودلهي: جون وايلي وأولاده، طبعة مُرخصة لدار وايلي - الهند. الصفحات 449، 484، 485، 487. ISBN  978-81-265-0882-2.(UP1)
  2. "ISO 80000-3:2019 الكميات والوحدات - الجزء 3: المكان والزمان" ( الطبعة الثانية). المنظمة الدولية للتوحيد القياسي . 2019. تاريخ الاسترجاع: 23 أكتوبر 2019 . (11 صفحة)
  3. هولزنر، ستيفن (2006). الفيزياء للمبتدئين . هوبوكين ، نيو جيرسي: دار نشر وايلي. ص 201. ISBN  978-0-7645-5433-9التردد الزاوي .
  4. ليرنر، لورانس س. (1996-01-01). الفيزياء للعلماء والمهندسين . جونز وبارتليت للتعليم. ص 145. ISBN  978-0-86720-479-7.
  5. موهر، جيه سي؛ فيليبس، دبليو دي (2015). "الوحدات غير البعدية في النظام الدولي للوحدات". مجلة القياس . 52 (1): 40-47 . arXiv : 1409.2794 . Bibcode : 2015Metro..52...40M . doi : 10.1088/0026-1394/52/1/40 . S2CID 3328342 . 
  6. «وحدات النظام الدولي للوحدات بحاجة إلى إصلاح لتجنب الالتباس» . افتتاحية. مجلة نيتشر . 548 (7666): 135. 7 أغسطس 2011. doi : 10.1038/548135b . PMID 28796224 . 
  7. سيرواي، ريموند أ.؛ جويت، جون و. (2006). مبادئ الفيزياء ( الطبعة الرابعة). بيلمونت، كاليفورنيا: بروكس / كول – تومسون ليرنينج. الصفحات 375، 376، 385، 397. ISBN   978-0-534-46479-0.
  8. نهفي، محمود؛ إدمينستر، جوزيف (2003). ملخص شوم لنظرية ومسائل الدوائر الكهربائية . شركة ماكجرو هيل (ماكجرو هيل بروفيشنال). ص 214، 216. ISBN  0-07-139307-2.(LC1)

قراءات ذات صلة:

  • أولينيك، ريتشارد ب.؛ أبوستول، توم م.؛ غودستين، ديفيد ل. (2007). الكون الميكانيكي . مدينة نيويورك: مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 383-385 ، 391-395 . ISBN  978-0-521-71592-8.