ثابت

تردد زاوي

التردد الزاوي — من تشريح الصيغة
10 مقالات ذات صلة · 6 صيغ

الوصف

التردد الزاوي هو مقياس لسرعة دوران أو تذبذب شيء ما، ويُعبَّر عنه بالراديان في الثانية. وهو المكافئ الدوراني للتردد العادي (الدورات في الثانية، أو الهرتز)، لكنه بدلاً من عدّ الدورات الكاملة، يعدّ الزاوية المقطوعة في وحدة الزمن. لأي حركة دورية — مثل البندول المتأرجح، أو الوتر المهتز، أو العجلة الدوارة — يربط التردد الزاوي بين الدورة وسرعة الحركة في رقم واحد.

التاريخ

ظهر هذا المفهوم بشكل طبيعي مع تطور الوصف المثلثي للحركة الدورية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، خاصة في أعمال علماء رياضيات وفيزيائيين مثل أويلر وفورييه، دون أن يُنسب إلى مخترع واحد.

كيف يعمل

لنظام يتكرر كل T ثانية، يكون التردد الزاوي ω = 2π/T. يأتي العامل 2π من حقيقة أن دورة كاملة تقابل دورانًا بمقدار 2π راديان. في معادلات الحركة، يظهر التردد الزاوي غالبًا داخل دوال الجيب أو جيب التمام، لذا فهو يحدد مباشرة معدل تغير الطور. ويرتبط أيضًا بالتردد العادي f بالعلاقة ω = 2πf، مما يجعله اختصارًا مناسبًا في العديد من الصيغ الفيزيائية.

في التطبيق

يُستخدم التردد الزاوي في الهندسة الكهربائية لوصف التيار المتردد، وفي الهندسة الميكانيكية للآلات الدوارة، وفي ميكانيكا الكم حيث يظهر في علاقة الطاقة والتردد E = ħω.

حقيقة طريفة

في منفذ كهربائي منزلي نموذجي، يبلغ التردد الزاوي حوالي 377 راديان في الثانية، وهو ما يقابل 60 هرتزًا.

Concept graph →

صيغ

$$E_n = \hbar\omega (n + \tfrac{1}{2})$$
Energy levels of a quantum harmonic oscillator.
ما في الصيغة
E_nمتغيرEnergy of the nth level — طاقة joule
nمتغيرQuantum number (non-negative integer) — عدد كمي
\hbarثابتReduced Planck constant — ثابت بلانك المخفض = 1.054571817e-34 joule second
\omegaثابتAngular frequency of the oscillator — تردد زاوي radian per second
$$\ddot{x} + \omega^2 x = F(t)$$
Equation of motion for a driven harmonic oscillator.
ما في الصيغة
xمتغيرDisplacement from equilibrium — إزاحة metre
tمتغيرTime — زمن second
FمتغيرExternal driving force per unit mass — force per unit mass metre per second squared
\omegaثابتCharacteristic oscillation frequency of the system — تردد زاوي = varies radian per second
\ddot{x}مؤثرSecond derivative with respect to time — second time derivative
$$\omega_2 = 2\omega_1$$
Second harmonic generation produces light at twice the input frequency.
ما في الصيغة
ω₁متغيرAngular frequency of the fundamental wave — تردد زاوي radian per second
ω₂متغيرAngular frequency of the second harmonic — تردد زاوي radian per second
$$\psi(t) = A e^{-\omega_I t} \cos(\omega_R t - \phi)$$
A damped oscillation describes the decay of quasinormal modes.
ما في الصيغة
ψمتغيرperturbation amplitude — الدالة الموجية
Aمتغيرinitial amplitude — سعة
ω_Iمتغيرimaginary part of frequency (decay rate) — معدل الاضمحلال per second
ω_Rمتغيرreal part of frequency (oscillation frequency) — تردد زاوي per second
φمتغيرphase offset — طور
$$\mathrm{Re}(\omega) < m \Omega_H$$
Waves extract energy from a rotating black hole.
ما في الصيغة
ωمتغيرfrequency of the wave — تردد زاوي radian per second
mمتغيرazimuthal quantum number — azimuthal quantum number
Ω_Hمتغيرangular velocity of the black hole horizon — السرعة الزاوية radian per second
Reمؤثرextracts the real component of a complex quantity — real part
$$ackslash Omega_* = ackslash sqrt{ rac{G M_*}{R_*^3}}$$
Angular frequency where centrifugal force equals gravity.
ما في الصيغة
Ω_*متغيرbreakup angular frequency — تردد زاوي radian per second
M_*متغيرmass of the rotating body — كتلة kilogram
R_*متغيرradius of the rotating body — نصف قطر metre
GثابتUniversal constant of gravitation — ثابت الجاذبية = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared

مقالات ذات صلة · 9

وترٌ يغيّر صلابته: الرنين المغناطيسي في أكسيد الكروم
الوتر المشدود يُصدر نغمة أعلى إذا زدنا شدّه. وبطريقة مشابهة، تتصرف المغنطة في المغناطيسية المضادة: كلما زاد المجال الخارجي، زادت سرعة تذبذبها. لكن في بلورة أكسيد الكروم، حدث شيء غير متوقع. في مجالات تتراوح بين 20 و30 تسلا، يزداد تردد الرنين ببطء أكبر مما ينبغي.
كيف نسمع دوران غير المرئي
تخيّل وترًا مشدودًا بين وتدين. أدنى لمسة تجعله يهتز، ومن طبقة الصوت يمكنك تخمين كيف لُمِس. وترًا مشابهًا مدّه فيزيائيون من جامعة أريزونا، ليس في آلة موسيقية، بل على غشاء سيليكون بسمك مئة نانومتر. لكن بدل الصوت، يستمعون إلى الضوء المنعكس عن شبكة صغيرة مرسومة على هذا الغشاء. الشبكة هي نمط دوري من خطوط بمسافة تقارب 700 نانومتر، أي أقل من طول موجة الضوء المستخدم.
المواد2026-05-092 دarXiv:2605.08987سريع
كيف يتنقل الصوت في الألماس تحت البرد القارس
إذا ضربت الألماس، سيستجيب برنين — لكن الصوت يعيش داخله حتى بدون ضربة. هناك دائمًا موجات ضغط وتخلخل تجري، تشبه التموجات التي يحدثها حجر على سطح الماء. لكن هذه التموجات هي اهتزازات حرارية للذرات نفسها، ويمكن التقاطها بالليزر. وجّه مؤلفو العمل ليزرًا أخضر إلى الألماس وراقبوا كيف يتشتت الضوء على هذه الموجات غير المرئية.
قياس البروتون بدقة صانع ساعات
الهيدروجين هو أبسط ذرة: بروتون واحد وإلكترون واحد. قد يبدو أنه لا يوجد ما يمكن دراسته هنا! لكن الفيزيائيين يختبرون عليه أدق قوانين العالم الصغير. يمكن للإلكترون في الذرة أن يتواجد في مستويات طاقة مختلفة، مثل درجات سلم. للقفز إلى درجة أعلى، يجب أن يمتص ضوءًا بتردد محدد بدقة — تمامًا كما لا يصلح أي مفتاح سوى المفتاح المناسب لقفل معين.
كرات تتدحرج عكس اتجاه المجال
كرة صغيرة بحشوة حديدية تستقر على سطح، ويدور حولها مجال مغناطيسي. تبدأ الكرة بالتدحرج مثل عجلة، وعادةً تتحرك في اتجاه دوران المجال. لكنها أحيانًا تنعكس فجأة وتتدحرج في الاتجاه المعاكس — عكس اتجاه المجال.
موجات دوّامية تجعل الصورة أوضح
الكاميرا العادية تلتقط الضوء المنعكس عن الأجسام وتبني صورةً منه. لكن إذا كان الجسم مخفيًا خلف عائق أو لا يعكس الضوء، تأتي الموجات الراديوية للنجدة: فهي تخترق الجدران والضباب، ويقوم الحاسوب باستعادة الصورة من الإشارات المتناثرة. المشكلة أن الصورة الواضحة تتطلب إشارات كثيرة ومتنوعة، مما يعني نطاقًا تردديًا واسعًا، وهو مكلف وغير عملي. اقترح الباحثون لف الموجات الراديوية، مانحين إياها زخمًا زاويًا مداريًا.
ألماسة تسمع المجال المغناطيسي في لحظة
يعمل خلل صغير في بلورة الألماسة كهوائي حساس. إذا تذبذب مجال مغناطيسي قريب، يستجيب هذا الخلل — شاغر النيتروجين — بتوهج. سابقًا، لسماع الإشارة، كان لا بد من تجميع العديد من القياسات المتكررة، كما لو كنت تستمع إلى همس وأذنك ملتصقة بالباب. الآن، تكفي "نظرة" قصيرة واحدة.
لماذا تصمت النجوم السريعة الدوران؟
النجم مثل الشمس يطن كالجرس: فموجات صوتية بداخله تجعل سطحه يهتز بشكل بالكاد ملحوظ. ومن خلال هذا الاهتزاز، يستدل الفلكيون، مثلما يستدل الأطباء بالنبض، على درجة حرارة النجم وكثافته وعمره. لكن تلسكوب «كيبلر» لاحظ أمرًا غريبًا: لدى العديد من النجوم التي تدور بسرعة وتغطيها البقع، لا يُسمع أي اهتزاز. وكأنها فقدت صوتها.