自然频率公式:它是什么?为什么它很重要?
关键的外卖
●学习如何使用固有频率公式。
对设备或系统固有频率的重要性有更深刻的理解。
●了解如何改变设备或系统的固有频率。
利用固有频率公式，可以计算出音叉的固有频率。
“自然”和“自然的”这两个词有一个统一的定义:“存在于自然中或由自然引起的;不是由人类生产或影响的。”这个定义是直截了当的，但它也定义了许多现象，我们作为人类，不断从这些现象中获得灵感，以进一步推动电子领域和科学作为一个整体。
其中一个自然发生的现象是频率，它涵盖了包括电子领域在内的各个领域。当谈论电子设备和系统时，我们经常谈论固有频率，这可以用固有频率公式计算。
什么是自然频率?
一个物体的固有频率是它在受到干扰时自然振动的频率或速率。物体可以拥有多个固有频率，我们通常使用谐振子作为建模特定物体固有频率的工具。
我们可以对一个物体施加一个非自然频率或强迫频率，它等于一个物体的固有频率。在这种情况下，我们实际上是在创造共振，即以物体的固有频率振荡。如果这种情况发生在某些结构中，振荡的幅度将继续增加，从而导致结构失效。
当一个系统的振荡与它的固有频率相等时，它就形成了运动模式。我们把这些特定的特征频率称为物体的正常模式。此外，固有频率由各种主要因素组成，主要因素如下:
我们把物体自然振动的频率称为自然频率。
我们可以利用谐振子作为工具建模一个物体的固有频率．
自然频率是指当我们以物理方式干扰一个物体时自然发生的频率，而按照特定速率振动的物体被称为强迫频率。
如果我们施加一个与物体固有频率相等的强制频率，物体就会发生共振。
固有频率公式
想象一个弹簧，弹簧的一端连着一个代表质量的球。当球和弹簧静止不动时，弹簧只是部分伸展，而我们的简谐振子处于平衡状态。因此，弹簧的张力等于将球(质量)向下拉的重力。
一旦我们把球从它的平衡位置移开，就有两种可能的结果:
它给弹簧增加了更多的张力，也就是说，弹簧向下拉伸。
它为重力提供了将球向下拉的机会，而不受来自抵消弹簧的张力的影响，也就是说，你将球向上推。
不管你采取什么行动，球都会开始在平衡位置上振荡。
这个振荡频率就是固有频率，我们用Hz(赫兹)来测量它。总之，这将根据弹簧的性质和球的质量提供每秒的振动。
现在，我们将用上面的例子来计算一个简单谐振子的固有频率。在计算固有频率时，我们使用以下公式:
F = ω ÷ 2π
这里，ω是振荡的角频率，我们用弧度或秒来测量。我们用以下公式定义角频率:
ω =√(k ÷ m)
这反过来调整了我们的公式如下:
F =√(k ÷ m) ÷ 2π
f是固有频率
k弹簧的弹簧是常数吗
米球的质量是多少
我们用牛顿每米来测量弹簧常数。具有较高常数的弹簧更硬，需要额外的力来伸展。
当我们利用上面的公式计算固有频率时，我们必须首先确定系统的弹簧常数。通常，我们通过进行测试来获得这个值。但是，在本例中，我们将使用150 N/m来表示k用2kg来描述质量米．
现在，我们将通过执行计算步骤来利用这些值:
f =√(150 N/m ÷ 2 kg) ÷ 2π
f =√(75hz) ÷ 2π
f = 8.66 Hz ÷ 2π
f = 8.66 Hz ÷ 2(3.14)
f = 8.66 Hz ÷ 6.28
f = 1.3789 Hz
每
f = 1.38 Hz
固有频率为1.38赫兹，这意味着系统每秒振荡近1.5次。
计算自然频率的重要性
我们通常认为固有频率和模态振型是几乎任何系统的最关键的特性。正如你所想象的，任何系统的过度振动都会导致结构和功能问题。
这样做的原因是自然频率可以匹配系统的共振频率．例如，如果对系统施加时变力，并选择与固有频率之一等效的频率，这将导致巨大的振幅振动，有可能使系统处于危险之中。
这就是为什么在设计机械系统时，计算和确保振动的固有频率远远大于系统可能遇到的任何可能的激励频率是很重要的。
改变固有频率的方法
一般来说，以下是允许固有频率漂移和最小化系统振动响应的规则:
要增加固有频率，就要增加刚度。
为了降低固有频率，增加质量。
阻尼的增加会减小峰值响应，但会扩大响应范围。
阻尼的减小提高了峰值响应，但减小了响应范围。
减小强迫振幅可以减轻共振频率上的响应。
固有频率值是任何系统最关键的参数或特性之一。对于设计人员来说，了解其准确的频率点对于系统的功能、性能和性能至关重要生命周期．
固有频率公式提供了计算这种简单谐振子固有频率的能力。
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