دانلود مقالات ISI درباره فرکانس طبیعی + ترجمه فارسی

فرکانس طبیعی(به انگلیسی: Natural frequency) اگر یک سیستم، پس از آشفتگی اولیه بدون دخالت نیروهای خارجی به نوسان درآید، فرکانس حرکت آن را فرکانس طبیعی می گویند. یک سیستم به ازای هر درجه آزادی (جرم) دارای یک فرکانس طبیعی می باشد. بنابراین یک سیستم نوسانی با n درجه آزادی بطور کلی دارای n فرکانس طبیعی مختلف خواهد بود. فرکانس طبیعی فرکانسی است که سیستم مورد نظر بر حسب مشخصات خود، تمایل به نوسان در آن فرکانس را دارد. مثلا اگر با دست ضربه ای روی میز (یا اجسام دیگر) بزنید، صدایی به گوش شما خواهد رسید که ناشی از نوسان سطح میز با فرکانس مشخصی است که مقدار آن حدود چند ده یا چند صد هرتز است. در حالیکه شما ظاهرا یکبار به میز بیشتر ضربه نزدید و اما سطح میز به دلیل تمایل ذاتی خود عملا چند صد بار نوسان می کند و شنیدن صدای ضربه به میز هم به دلیل تولید یک فرکانس صوتی در محدوده شنوایی است. در یک سازه بزرگتر و پیچیده تر، مفهوم فرکانس طبیعی هم برای تک تک اعضای سازه قابل بیان است و هم برای کل سازه به عنوان یک جسم واحد. برای محاسبه فرکانس طبیعی در این سازه ها از مدلی استفاده می شود به نام مدل جرم-فنر. در واقع دانشمندان پس از کشف مفهوم فرکانس طبیعی برای اینکه بتوانند این مفهوم فیزیکی را در قالب معادلات ریاضی بیان کنند در پی مدل کردن آن بر آمدند. مدل جرم - فنر مدلی بود که بعد از تحقیقات فرآوان بدست آمد و می شد در مورد اکثر سازه ها استفاده کرد. در تمام اجسام جرم داریم که M در این مدل نماینده جرم جسم است. همچنین در تمام اجسام میزانی از فنریت وجود دارد چرا که وقتی جسم از حالت اصلی اش خارج می شود (مثلا خم می شود ) جسم تلاش می کند تا به حالت اصلی بازگردد. البته این قسمت مثلا در مورد کش لاستیکی بسیار زیاد و در مورد سنگ یا چدن بسیار کم است. برای معرفی این قسمت در مدل از فنر استفاده شد که با K نمایش داده می شود. فنر در این مدل می تواند سختی متفاوتی بگیرد تا بتواند برای تمام مواد استفاده شود. البته بعدا برای وارد کردن استهلاک و میرایی در معادلات، از بخش جدیدی در مدل جرم-فنر استفاده کردند که به میراگر یا Damping معروف است. وظیفه ی این قسمت توجیه توقف حرکت سیستم بعد از اعمال نیرو است. مثلا در مثال خط کش اگر عاملی باعث کند شدن حرکت بعد ازضربه نمی شد خط کش باید تا ابد و با سرعت ثابت به حرکتش ادامه می داد ولی عاملی باعث توقف حرکت بعد از چند لحظه شد که این عامل را با وارد کردن مدل میراگر توجیه می کنند. فرکانس یک تعریف عمومی دارد که عبارت است از: Cycles Per Second یعنی تعداد چرخه در ثانیه. در کل تعریف عمومی فرکانس تعداد تکرار یک کار تکراری در واحد زمان است. (که معمولاً واحد زمان را ثانیه می‌گیرند( به طور مثال اگر شما بتوانید در یک ثانیه ۱۰ بار دست‌هایتان را به هم بزنید، فرکانس شما در این مبحث ۱۰ هرتز می‌شود. اعمال نیرو با فرکانسی برابر یا خیلی نزدیک به فرکانس طبیعی باعث افزایش دامنه ارتعاشات نسبت به حالتهای بالاتر و پایین تر از فرکانس طبیعی می شود. از نظر تئوری این نسبت نامحدود است. ولی میرائی این نسبت را محدود می کند. این نسبت بستگی به میرایی و نوع اتصالات هم دارد. اگر انرژی سیستم به هر دلیلی تلف شود ارتعاشات آن را میرا می گویند. در اغلب سیستم های فیزیکی میرایی آنقدر کوچک است که می توان از آن صرف نظر نمود، اما در حالت تشدید میرایی حائز اهمیت شده و باید آن را در نظر گرفت.