Wat is Oscillator, periode, frequentie, amplitude? — Natuurkunde

Definitie 28.1 Natuurkunde bovenbouw · Hoofdstuk 28 — Mechanische oscillatoren en het meten van de tijd

Een mechanische oscillator is een systeem dat, uit een stabiele evenwichtsstand gebracht en losgelaten, daaromheen heen en weer slingert: dat zijn vrije trillingen. De beweging herhaalt zich na de periode $T_0$ ( $\mathrm{s}$ ); de frequentie is $f_0 = 1/T_0$ ( $\mathrm{Hz}$ , Hoofdstuk 20); de amplitude is de maximale uitwijking.

Voorbeelden

Voorbeeld 28.2 (Een dierentuin van oscillatoren)

Een schommel op het plein: $T_0 \approx 3\,\mathrm{s}$ . De A-snaar van een gitaar: $f_0 = 110\,\mathrm{Hz}$ . Een kwartskristal: $32\,768\,\mathrm{Hz}$ . De cesiumtrilling die de seconde vastlegt: ongeveer $9.2 \times 10^{9}\,\mathrm{Hz}$ . Tien ordegrootten, één taak: tellen.

Voorbeeld 28.14 (Resonantie ten goede en ten kwade)

Een ouder die een schommel aanduwt, duwt op diens eigen frequentie — resonantie aan het werk. In $2000$ zwaaide de nieuwe Millennium Bridge in Londen verontrustend toen de passen van de menigte op een eigenfrequentie rond $1\,\mathrm{Hz}$ inhaakten; hij sloot twee jaar voor dempers. Elk kwartshorloge houdt zijn kristal aan het zingen door het op resonantie aan te drijven, $32\,768\,\mathrm{Hz}$ .

Voorbeeld 28.16 (Drie eeuwen tik)

Huygens bouwde in $1657$ de eerste slingerklok: het isochronisme bracht klokken van een kwartier afwijking per dag naar seconden, en gecompenseerde slingers naar fracties van een seconde per dag. Het kwartspolshorloge ( $1969$ ) verving de staaf door een kristal dat met $32\,768\,\mathrm{Hz}$ buigt: tienden van een seconde per maand. Sinds $1967$ wordt de seconde zelf gedefinieerd door een atomaire trilling: de duur van $9\,192\,631\,770$ perioden van de microgolfstraling van een inwendige overgang van cesium-133 (Hoofdstuk 34). De beste cesiumklokken lopen één seconde per honderd miljoen jaar uit de pas.

Lees in het hoofdstuk →