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《振動噪音科普專欄》如何求得單擺的自然頻率?

如何求得單擺的自然頻率? 單擺的擺動常常用來解釋振動的現象,一般也會很好奇,單擺的擺盪頻率是多少?單擺的擺盪弧度越高,是不是擺盪的頻率就越大?本文就來解釋如何求得單擺的擺盪頻率。 單擺的擺盪頻率是我們平常口語化的說法,精確的說,應該稱此單擺的擺盪頻率為這個單擺系統的自然頻率(natural frequency)。 那麼如何求得單擺的自然頻率呢?如圖示單擺的下方描繪出單擺球體的運動軌跡,呈現出單一頻率的簡諧響應(harmonic response)波形,取一個完整的擺盪週期之時間,如圖示波峰與波峰的時間長度就是週期(period),而週期的倒數就是頻率,此頻率即為單擺系統的自然頻率。 如中間及右側圖示,分別為(1)細線懸吊球體的單擺系統,以及(2)長條形桿件的單擺系統,並顯示兩個系統的自然頻率方程式。 在(1)細線單擺系統,自然頻率與線長度根號成反比關係,也就是線的長度越長,單擺的自然頻率就越小,因而擺盪的時間週期就越長;反之,線的長度...