Les vibrations et les oscillations des systèmes mécaniques restent l’un des domaines d’étude les plus importants de la physique. Pratiquement tous les systèmes oscillent ou vibrent librement de diverses manières.
Qu’ont en commun une bouée océanique, une guitare, un enfant dans une balançoire ou les battements d’un cœur ? Ils oscillent tous, c’est-à-dire qu’ils se déplacent d’avant en arrière entre deux points. Le corps humain lui-même est un trésor de phénomènes vibratoires. Même les atomes de notre corps vibrent. Tous les systèmes qui oscillent ont quelque chose en commun. Il implique de la force et de l’énergie. On peut amorcer un mouvement en poussant l’enfant dans une balançoire ou augmenter l’énergie des atomes qui vibrent dans un cristal par la chaleur. Les oscillations créent donc des ondes.
Quel est le point commun entre les oscillations et les ondes ? La caractéristique qui relie ces phénomènes est la périodicité. Il est clair qu’un petit nombre de principes sous-jacents décrivent tous les phénomènes, ce qui prouve qu’ils sont plus courants que vous ne l’auriez imaginé. Vous remarquerez un certain modèle ou mouvement dans chaque phénomène qui se répète encore et encore. Un mouvement périodique est un mouvement qui se répète à intervalles réguliers, comme celui d’une corde de guitare ou le mouvement de va-et-vient d’un enfant dans une balançoire. Le temps nécessaire pour accomplir un cycle de vibration ou d’oscillation s’appelle la période d’une onde. La fréquence désigne simplement le nombre de cycles d’oscillation par seconde.
Qu’est-ce que la fréquence ?
La fréquence d’une onde désigne simplement le nombre de cycles complets ou d’oscillations qui se produisent en une seconde. Elle est mesurée en cycles par seconde ou en hertz (Hz). Un cycle correspond à une oscillation complète et une vibration peut être un événement unique ou multiple, tandis que les oscillations sont le plus souvent répétitives pendant un certain nombre de cycles. Elle est généralement désignée par la lettre « f » et s’exprime comme suit :
f = 1/T, où « T » représente la période de temps et « f » la fréquence.
Qu’est-ce que la période ?
La période est l’inverse de la fréquence et se définit comme le temps nécessaire pour un aller-retour complet de la vibration ou de l’oscillation. Elle désigne simplement le temps nécessaire pour que quelque chose se produise périodiquement et se mesure en secondes par cycle. La période est l’inverse de la fréquence, ce qui signifie que les deux quantités sont inversement proportionnelles l’une à l’autre. Sous forme d’équation, la période s’exprime comme suit :
T = 1/f, où « f » est la fréquence et « T » la période de temps.
Différence entre période et fréquence
Définition de la période et de la fréquence
Les termes « période » et « fréquence » sont tous deux liés parce qu’ils présentent un certain modèle de mouvement, mais ils sont nettement différents. Ils sont tous deux liés à des phénomènes périodiques et sont souvent confondus l’un avec l’autre. La période désigne le temps nécessaire à une onde pour accomplir un cycle complet d’oscillation ou de vibration. La fréquence, au contraire, désigne le nombre de cycles complets ou d’oscillations qui se produisent par seconde. La période est une quantité liée au temps, tandis que la fréquence est liée au taux. La période désigne simplement le temps nécessaire pour que quelque chose se produise périodiquement, tandis que la fréquence désigne la fréquence à laquelle cela se produit.
Relation entre la période et la fréquence
Les deux quantités sont inversement proportionnelles l’une à l’autre. La fréquence est exprimée en cycles par seconde, en ondulations par seconde, en vibrations par seconde, etc. et est généralement désignée par la lettre « f ». La période est exprimée en secondes par cycle. L’unité de fréquence est le hertz (Hz) et « T » représente la période de temps d’une oscillation complète. En termes mathématiques, les deux quantités sont réciproques. Sous forme d’équation, la fréquence et la période s’expriment comme suit :
f = 1/T, où f est la fréquence et T la période.
Elles peuvent également être exprimées comme suit :
T = 1/f
Exemple de période et de fréquence
Supposons qu’une onde mette une seconde à osciller de haut en bas, ce qui signifie que la période de l’onde est d’une seconde. La fréquence et la période sont inversement proportionnelles l’une à l’autre. Comme il n’y a qu’un seul cycle par seconde, la fréquence de l’onde est de 1 cycle par seconde. Et si l’onde mettait une demi-seconde pour effectuer un cycle complet, la période de cette onde serait de 0,5 seconde et la fréquence serait de 1/0,5 = 2, c’est-à-dire 2 cycles par seconde. Donc, plus la période est longue, plus la fréquence est basse et vice-versa.
Résumé de la période en fonction de la fréquence
La fréquence et la période sont les paramètres fondamentaux des ondes, liés l’un à l’autre, mais ils sont nettement différents en termes de quantité. La fréquence d’une onde est liée à la quantité de taux, tandis que la période d’une onde est liée à la quantité de temps. La période correspond au temps nécessaire à une onde pour effectuer un cycle complet d’oscillation ou de vibration, ce qui est l’inverse de la fréquence. La fréquence fait référence au nombre de vibrations qui se produisent en une seconde, ce qui est l’inverse de la période de temps. La fréquence est généralement mesurée en Hertz (Hz) et la période en secondes. Les deux sont inversement proportionnelles l’une à l’autre, ce qui signifie que si la fréquence est plus élevée, la période est plus faible, et vice-versa. La fréquence est désignée par la lettre « f » et la période par « T ».