Indhold
I fysik er en periode den tid, der kræves for at gennemføre en cyklus i et oscillerende system, såsom en pendul, en masse på en fjeder eller et elektronisk kredsløb. I en cyklus bevæger systemet sig fra en startposition gennem maksimal- og minimumspunkter og vender derefter tilbage til begyndelsen, inden en ny, identisk cyklus startes. Du kan identificere de faktorer, der påvirker svingningsperioden ved at undersøge ligningerne, der bestemmer perioden for et oscillerende system.
Den svingende pendul
Ligningen for perioden (T) for en svingende pendel er T = 2π√ (L ÷ g), hvor π (pi) er den matematiske konstant, L er længden af armen på pendelen og g er tyngdekraftsens acceleration på pendelen. Undersøgelse af ligningen afslører, at svingningsperioden er direkte proportional med længden af armen og omvendt proportional med tyngdekraften; således resulterer en stigning i længden af en pendularm i en efterfølgende stigning i svingningsperioden, der er givet en konstant gravitationsacceleration. Et fald i længden ville derefter resultere i et fald i perioden. For tyngdekraften viser det omvendte forhold, at jo stærkere gravitationsaccelerationen er, desto mindre er svingningsperioden. For eksempel ville perioden af en pendul på Jorden være mindre sammenlignet med en pendul med samme længde på månen.
Masse på en forår
Beregningen for perioden (T) for en fjeder, der svinger med en masse (m), er beskrevet som T = 2π√ (m ÷ k), hvor pi er den matematiske konstant, m er massen knyttet til fjederen og k er fjederen konstant, som er relateret til en fjeders "stivhed." Svingningsperioden er derfor direkte proportional med massen og omvendt proportional med fjederkonstanten. En stiver fjeder med konstant masse reducerer svingningsperioden. Forøgelse af massen øger svingningsperioden. For eksempel spretter en tung bil med fjedre i ophængningen langsommere, når den rammer en stød end en let bil med identiske fjedre.
Bølge
Bølger såsom krusninger i en sø eller lydbølger, der bevæger sig gennem luften, har en periode, der er lig med den gensidige frekvens; formlen er T = 1 ÷ f, hvor T er svingningsperioden, og f er bølgens frekvens, normalt målt i hertz (Hz). Når en bølges frekvens stiger, falder perioden.
Elektroniske oscillatorer
En elektronisk oscillator genererer et oscillerende signal ved hjælp af elektroniske kredsløb. På grund af den store række elektroniske oscillatorer afhænger faktorer, der bestemmer perioden, af kredsløbets design. Nogle oscillatorer indstiller for eksempel perioden med en modstand, der er forbundet til en kondensator; perioden afhænger af modstandens værdi i ohm ganget med kapacitansen i farader. Andre oscillatorer bruger en kvartskrystall til at bestemme perioden; fordi kvarts er meget stabil, indstiller det en oscillators periode med stor præcision.