الفرق بين الزمن الدوري والتردد - Period vs Frequency

تعريف الزمن الدوري – Period:

يتم تعريف الزمن الدوري بأنّه الوقت اللازم لدورة كاملة واحدة من الاهتزاز أو التذبذب، يشير إلى وقت الحدوث الدوري، ويقاس بالثواني لكل دورة، عادةً ما يتم الإشارة إلى الفترة بالحرف (T)، بناءً على تعريف الفترة كمدة إكمال دورة الموجة في وحدتها، أي الوقت، فإنّ طبيعة الفترة هي الوقت.

إذا نظرنا إلى مخطط انتشار الموجات المتكررة من حيث الوقت، فيمكننا توضيح الدورة على أنّها المسافة بين قمتين متتاليتين من الموجة “أو إلى نقطتين متتاليتين متطابقتين” على المحور الزمني، ومن الأمثلة المعروفة على تطبيق الزمن الدوري حركة البندول، دورة هذه الحركة هي الوقت المستغرق للانتقال من جانب إلى آخر والعكس.

تعريف التردد – Frequency:

يشير تردد الموجة إلى عدد دورات الاهتزاز الكاملة أو التذبذبات التي تحدث في ثانية واحدة، وحدة قياس التردد هي دورات في الثانية أو هرتز (hertz) ورمزها (Hz)، التردد يشار إليه عادة بالحرف (f)، التردد كعدد الدورات الكاملة التي تحدث في وحدة الوقت هو كمية نسبة (rate quantity)، فكر في موجة تكمل دورتين كاملتين في الثانية، لذلك، فإنّ تردد هذه الموجة يساوي (2) هرتز.

شرح مفهوم التردد:

التردد هو عامل مؤثر في تطبيقات الهندسة والعلوم، يحدد معدل الأحداث التذبذبية والاهتزازية، مثل الاهتزازات الميكانيكية والإشارات الصوتية وموجات الراديو والضوء، تردد الموجة هو نفسه تردد الاهتزاز الذي يخلق الموجة، لتوليد موجة ذات تردد أعلى في الحبل مثلًا، عليك أن تحرك الحبل لأعلى ولأسفل بسرعة أعلى، هذا يستهلك المزيد من الطاقة، وهذه الطاقة تنتقل إلى الموجة، لذلك، فإنّ الموجات ذات التردد العالي لديها طاقة أكبر من الموجات ذات التردد المنخفض بنفس السعة.

بالنسبة للموجة الجيبية، يشير التردد الزاوي إلى الإزاحة الزاوية لأي عنصر من عناصر الموجة لكل وحدة زمنية أو معدل تغير طور شكل الموجة، يمثله الرمز (ω)، ويطلق عليه اسم “التردد الزاوي” (Angular frequency)، افترض وجود رسم بياني للموجة الجيبية، إنّه يمثل إزاحة (y) لأي عنصر لموجة توافقية على طول سلسلة تتحرك في اتجاه (x) الموجب بالنسبة إلى الوقت، هنا، يتحرك عنصر السلسلة لأعلى ولأسفل في حركة توافقية بسيطة، يتم إعطاء العلاقة التي تصف إزاحة العنصر فيما يتعلق بالوقت على النحو التالي:

y (0,t) = a sin (–ωt)

هنا أخذنا في الاعتبار أنّ البداية من (x = 0).

y (0,t) = -a

كما نعلم، فإنّ الحركة الجيبية أو التوافقية دورية بطبيعتها، أي أنّ طبيعة الرسم البياني لعنصر الموجة تكرر نفسها في مدة محددة.

الفرق بين الزمن الدوري والتردد:

الفرق الرئيسي بين الزمن الدوري والتردد في تعريفها، كلاهما خصائص اهتزاز، تعتبر تذبذبات واهتزازات الأنظمة الميكانيكية مجالات مهمة للدراسة في الفيزياء، تتأرجح جميع الأنظمة تقريبًا أو تهتز بحرية بطرق مختلفة، التذبذب (Oscillation) هو الحركة المتكررة لأداة، عادةً في الوقت المناسب، حول حالة مركزية أو بين نقطتين مميزتين أو أكثر.

شرح الفرق بين الزمن الدوري والتردد:

على وجه التحديد، يصف مصطلح الاهتزاز التذبذب الميكانيكي، الأمثلة الشائعة للتذبذب هي البندول المتأرجح، أوتار الجيتار، ضربات القلب، والتيار المتردد، حتى ذرات أجسادنا تهتز، كل نظام يتأرجح لديه شيء مشترك بما في ذلك القوة والطاقة، بدفع الطفل في أرجوحة، تبدأ الحركة، أيضًا، باستخدام الحرارة، تزداد طاقة الذرات وتهتز، وبالتالي تنتج التذبذبات موجات، السمة التي تتعلق بجميع الموجات هي الطبيعة الدورية.

من الواضح أنّ بعض المبادئ الأساسية تصف جميع الظواهر التي تثبت أنّها شائعة أكثر ممّا كنت تعتقد، في كل ظاهرة، ترى نمطًا معينًا من الحركة يتكرر مرارًا وتكرارًا، تكرر الحركة الدورية نفسها على فترات منتظمة، مثل الحركة التي يشير إليها وتر الغيتار أو حركة الطفل ذهابًا وإيابًا في التأرجح، يسمّى الوقت اللازم لإكمال دورة الاهتزاز أو التذبذب بفترة الموجة (wave period)، التردد هو معلمة تساوي عدد دورات التذبذب في الثانية.

معادلة الزمن الدوري والتردد:

كل من قيم الزمن الدوري والتردد يتناسبان عكسياً مع بعضهما البعض، في الرياضيات، ترتبط الفترة والتردد بالمعادلة التالية:

T = 1/f

أو

f = 1/T

ضع في اعتبارك انتشار موجة بسرعة (v) “م / ث” (m/s)، المسافة بين نقطتين متطابقتين متتاليتين “مثل قمتين أو قاعين” على مخطط موجة كدالة للمسافة تسمّى “الطول الموجي” (wavelength)، يُشار إليه بالحرف اليوناني (λ) ويقاس بالأمتار.

جدول المقارنة بين الزمن الدوري والتردد: