अन्य तरंगों पर साइन वेव को क्यों पसंद किया जाता है?


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वैज्ञानिकों ने प्रत्यावर्ती धारा का प्रतिनिधित्व करने के लिए साइन वेव के साथ जाने को क्यों चुना और त्रिकोण और वर्ग जैसी अन्य तरंगों को नहीं?

वर्तमान और वोल्टेज का प्रतिनिधित्व करने में अन्य तरंगों के ऊपर साइन क्या लाभ प्रदान करता है?


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कोई भी उन तरंग रूपों को "चुना" नहीं करता है, जो स्वाभाविक रूप से जनरेटर में दिखाई देते हैं।
प्लाज्माएच

5
मेरा सुझाव है कि आपके पास इन चीजों पर काम करने का तरीका है: en.wikipedia.org/wiki/Single-phase_generator और यदि आप एक ऐसा निर्माण कर सकते हैं जो मुझे एक त्रिभुज या वर्ग तरंग देता है, तो मैं एक कृपया करना चाहूंगा।
प्लाज्माएच

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फूरियर को पता चला कि किसी भी सिग्नल / तरंग को कई प्रकार के साइन के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
एचकेओबी

2
@PlasmaHH साइन के अलावा तरंगों के लिए जनरेटर बनाना संभव है। बीएलडीसी के पीछे ईएमएफ को देखें, जो कि ट्रैपेज़ोइडल (सामान्य मामले में) है। लेकिन हां, अतिरिक्त प्रयास के बिना, एक साइन लहर सिर्फ वही है जो आपको आसानी से मिलती है।
रोलैंड मेस्लिंगर

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@Plutoniumsmuggler वास्तव में यही मैंने कहा है! आपने दावा किया कि प्रत्येक फ़ंक्शन को फूरियर श्रृंखला के रूप में दर्शाया जा सकता है; मैंने इसे हर आवधिक कार्य के लिए ठीक किया। (और, वास्तव में, आपको शायद आगे भी प्रतिबंधित करने की आवश्यकता है, जिसमें निरंतरता और भिन्नता की कुछ उपयुक्त धारणा शामिल है।)
डेविड रिचेरबी

जवाबों:


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परिपत्र गति स्वाभाविक रूप से एक साइन लहर पैदा करती है: -

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यह सिर्फ एक बहुत ही स्वाभाविक और मौलिक बात है और तरंगों का उत्पादन करने की कोशिश करना अलग है जो या तो अधिक जटिल है या अवांछित दुष्प्रभावों की ओर जाता है।

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अप एंड डाउन मोशन (प्रकृति में) समय के विरुद्ध साइन वेव बनाता है: -

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2
अच्छा चित्रण एंडी, SHM नियम। (+1)
JIm डियरडन

1
हार्मोनिक दोलन FTW
19

5
IIRC वसंत गति केवल एक साइन लहर द्वारा लगभग होती है, और केवल छोटे विक्षेपण के लिए सन्निकटन अच्छा होता है। लेकिन घूर्णी मामला ठीक वर्तमान में बारी-बारी से कारण साइनसोइडल है। + 1`
बेन Voigt

2
यदि मैं कर सकता हूं, तो मैं जोड़ना चाहूंगा कि चूंकि साइनसॉइड मौलिक हैं, आप उनमें से अन्य तरंगों का निर्माण कर सकते हैं; फूरियर श्रृंखला और परिवर्तन, किसी को भी?
सर्गी कोलोडियाज़नी

2
साइनसॉइड्स भी इस मायने में खास हैं कि वे अन्य साइनसोइड्स में अंतर करते हैं और उन्हें एकीकृत करते हैं।
रोमन स्टार्कोव

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कोसाइन और साइन वेव्स (वास्तव में जटिल घातांक के रूप में उनके घटक) रैखिक, समय-अपरिवर्तनीय प्रणालियों के Eigenfunctions हैं, जिसमें f ( a ( t ) + b ( t ) , t 0 ) की समय-निर्भर प्रणाली प्रतिक्रिया होती है यदि आप रैखिक निष्क्रिय घटकों (इस StackExchange पर प्रतिरोधों, संधारित्रों, कैपेसिटर) से किसी भी नेटवर्क का निर्माण करते हैं और इसे निरंतर साइनोइड सिग्नल के साथ फ़ीड करते हैं, तो नेटवर्क का कोई भी बिंदु संभवतः अलग-अलग चरण और परिमाण के निरंतर साइनोइडल सिग्नल वितरित करेगा।

((टी)+(टी),टी0)=((टी),टी0)+((टी),टी0)linearity((टी+),टी0)=((टी),टी0+)समय आक्रमण

कोई अन्य तरंग आकृति आमतौर पर संरक्षित नहीं की जाएगी क्योंकि अलग-अलग इनपुट आवृत्तियों के लिए प्रतिक्रिया अलग-अलग होगी, इसलिए यदि आप कुछ इनपुट को इसके अद्वितीय आवृत्ति के साइनोइडल घटकों में विघटित करते हैं, तो उन पर नेटवर्क की व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं की जांच करें, और परिणामी लिनोलाइड संकेतों को फिर से इकट्ठा करें, इसका परिणाम आम तौर पर मूल रूप से इसके साइनोइड घटकों के बीच समान संबंध नहीं होगा।

इसलिए फूरियर विश्लेषण बहुत महत्वपूर्ण है: निष्क्रिय नेटवर्क सीधे साइनोइड संकेतों का जवाब देते हैं, इसलिए साइनोइड्स और बैक में सब कुछ विघटित करना सर्किटरी का विश्लेषण करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है।


1
क्या यह एक गोल तर्क नहीं है? यदि आपने इनपुट को किसी अन्य प्रकार के घटक (उदाहरण के लिए त्रिकोण तरंगों) में विघटित कर दिया है तो आपको अलग परिणाम मिलेंगे।
यादृच्छिक 832

9
@ Random832 नहीं, निष्क्रिय RCL नेटवर्क में साइन वेव इनपुट हमेशा साइन वेव आउटपुट देता है (आवृत्ति के आधार पर एक अलग राशि के द्वारा शिफ्ट किया गया चरण और।) यह देखने के लिए कि, एंडी एक्का के उत्तर में दिखाए गए यांत्रिक अनुनाद को देखें, जिसमें विद्युत अनुनाद होता है। एक प्रत्यक्ष एनालॉग। त्रिभुज इनपुट त्रिभुज आउटपुट नहीं देता है। फूरियर विश्लेषण हमें बताता है कि एक त्रिकोण तरंग निम्न आयामों, आवृत्तियों से बनी है: a, fa / 3,3f, a / 5,5f आदि। यदि हम इन साइन तरंगों में त्रिभुज को विघटित करते हैं और उनका अलग-अलग विश्लेषण करते हैं, तो हम उन्हें एक साथ जोड़ सकते हैं और देखें कि सर्किट किस तरंग का उत्पादन करेगा।
लेवल रिवर सेंट

1
@ Random832 यदि आप उदाहरण के लिए त्रिकोण तरंगों के साथ एक आरसीएल प्रणाली के इनपुट और आउटपुट का विश्लेषण करने का प्रयास करते हैं, तो आपको गैर-रैखिक प्रतिक्रिया मिलेगी। साइन / कोसाइन तरंगों के साथ, आपको रैखिक प्रतिक्रिया मिलती है, जो महत्वपूर्ण है।
एरोन

@ एरन: इससे संबंधित तथ्य यह है कि एक ही आवृत्ति के साथ दो साइन तरंगों को एक साथ जोड़ना लेकिन एक चरण जो 180 डिग्री से छोटी राशि से भिन्न होता है, एक ही आवृत्ति की एक साइन लहर और एक मध्यवर्ती चरण का उत्पादन करेगा। हालांकि, अधिकांश अन्य प्रकार की तरंगों के दो मिलान-आवृत्ति-अलग-अलग-चरण संकेतों को जोड़ना, एक लहर आकार उत्पन्न करेगा जो मूल के समान नहीं है।
सुपरकैट

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चीजें साइन और कोसाइन के अनुसार दोलन करती हैं। यांत्रिक, विद्युत, ध्वनिक, आप इसे नाम देते हैं। एक वसंत पर एक द्रव्यमान लटकाओ और यह साइन फ़ंक्शन के अनुसार अपने गुंजयमान आवृत्ति पर ऊपर और नीचे उछाल देगा। एक एलसी सर्किट उसी तरह व्यवहार करेगा, जैसे वेग और बल के बजाय धाराओं और वोल्टेज के साथ।

एक sinewave में एक एकल आवृत्ति घटक होता है, और कई तरंगों को कई अलग-अलग sinewaves को जोड़ने से बनाया जा सकता है। आप एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक पर देख कर एक संकेत में आवृत्ति घटकों को देख सकते हैं। चूंकि एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक उस आवृत्ति रेंज पर एक संकीर्ण फिल्टर को स्वीप करता है, जिसे आप देख रहे हैं, इसलिए आपको प्रत्येक आवृत्ति पर एक शिखर दिखाई देगा, जिसमें सिग्नल होता है। एक पापी के लिए, आप 1 चोटी देखेंगे। एक चौकोर तरंग के लिए, आपको चोटियाँ ऊपर, 3f, 5f, 7f आदि दिखाई देंगी।

साइन और कोसाइन भी घूमने वाली चीजों का प्रक्षेपण हैं। उदाहरण के लिए, एक एसी जनरेटर लें। एक एसी जनरेटर तार के एक तार के बगल में एक चुंबक को घूमता है। जैसे-जैसे चुंबक घूमता है, वह क्षेत्र जो चुंबक के कारण कॉइल पर थोपता है, शाफ्ट कोण के साइन के अनुसार अलग-अलग होगा, कॉइल के पार एक वोल्टेज पैदा होता है जो साइन फ़ंक्शन के समानुपाती होता है।


धन्यवाद @ alex.forencich इसलिए साइन और कोसाइन हमारे चारों ओर मूलभूत क्रियाओं में है।
रूकी 91

1
शायद आप अपने उत्तर में शामिल कर सकते हैं कि उच्च आवृत्ति तरंगें आमतौर पर अवांछनीय होती हैं , क्योंकि इससे अधिक कैपेसिटिव और आगमनात्मक नुकसान होते हैं, साथ ही अधिक शोर (चूंकि अधिक उच्च आवृत्तियां मौजूद हैं) जिन्हें बिजली की आपूर्ति द्वारा फ़िल्टर किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए) अपने हाई-फाई सेटअप में)।
Sanchises

1
एक नोट के रूप में: साइन और कोज़िने इतने मौलिक हैं क्योंकि वे अंतर समीकरणों में स्वाभाविक रूप से दिखाई देते हैं, और ब्रह्मांड के कई पहलू अंतर समीकरणों (ईएंडएम, स्प्रिंग्स, और अधिक सहित) द्वारा अच्छी तरह से तैयार किए गए हैं
कॉर्ट अमोन - पुनः मोनिका

दूसरे बिंदु पर - आवृत्ति घटकों (बनाम आवधिकता) की अवधारणा वास्तव में केवल तभी समझ में आती है जब आप एक संदर्भ के रूप में उपयोग करने के लिए तरंगों के एक ऑर्थोगोनल सेट के साथ शुरू करते हैं - मुझे लगता है कि एक साइन लहर को त्रिकोण तरंगों के विभिन्न आवृत्ति घटकों के साथ देखा जा सकता है - टर्ब लीनियर गुण के कारण साइन लहर विशेष है, ताकि हम साइन में एक संकेत को विघटित कर सकें और इसे एक पेसिव नेटवर्क (एक रैखिक प्रणाली) पर लागू कर
सकें

1
सिर्फ इसलिए कि आप एक तरंग को अलग तरंग के एक सेट में विघटित कर सकते हैं इसका मतलब यह नहीं है कि यह अन्य तरंग किसी तरह अधिक 'मौलिक' है। निश्चित रूप से कुछ और करने के लिए पापियों को विघटित करना संभव है। हालांकि, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट दोलन और सिनवेव के संदर्भ में व्यवहार करते हैं। यदि आप एक 100 हर्ट्ज कम पास फिल्टर का निर्माण करते हैं और इसमें 50 हर्ट्ज वर्ग की तरंग डालते हैं, तो आपको दूसरी तरफ 50 हर्ट्ज का पापवेव मिलेगा। वर्ग तरंग या त्रिकोण तरंग नहीं। यही कारण है कि साइन लहरें मौलिक होती हैं।
alex.forencich

9

अधिक गणितीय और भौतिक अर्थों में साइन और कोसाइन क्यों होता है तरंगों के मूल तत्व पाइथागोरस प्रमेय और पथरी पर इसकी जड़ें हो सकती हैं।

पाइथागोरस प्रमेय ने हमें यह रत्न दिया, जिसमें साइन और कोजाइन थे:

रोंमैंn2(टी)+सीरों2(टी)=1,टीआर

इसने साइन और कोजाइन को एक-दूसरे को उलटा कर दिया, उलटे-चौकोर कानूनों को खत्म कर दिया जो पूरे भौतिकी जगत में बिखरे हुए थे।

और पथरी के साथ हमारे पास यह है:

एक्सरोंमैंnएक्स=सीरोंएक्स

एक्ससीरोंएक्स=-रोंमैंnएक्स

इसका मतलब यह है कि पथरी ऑपरेशन का कोई भी रूप अगर उनमें से एक है, तो साइन और कोजाइन को संरक्षित करेगा।

उदाहरण के लिए, जब हम हूक के नियम में वस्तु की तात्कालिक स्थिति को हल करते हैं (हर जगह समान रूप भी) हमारे पास यह है:

-कश्मीरएक्स=एफ=मीटर2टी2एक्स

एक्स=रोंमैंn(टी)


+0.(9); इसके अलावा, IMO यह ध्यान देने योग्य है कि आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अधिकांश अंतर समीकरणों (वेव समीकरण, स्ट्रिंग समीकरण, द्रव समीकरण) को x=e^(lambda*t)हल करने के लिए प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है , जो बाद में एक समाधान बनाता है जिसे x = A*sin(lambda*t) + B*cos(lambda*t)रूप में बनाया जा सकता है , अनिवार्य रूप से समाधान में साइन / कोसाइन विस्तार के लिए मजबूर किया जाता है। इस तरह के समीकरणों के।
vaxquis

एक्स=रोंमैंn(λटी)+बीसीरों(λटी)एक्स=(रोंमैंn(जी(टी)))

हाँ बिल्कुल। वे, साथ ही, कोसाइन के रूप में व्यक्त किए जा सकते हैं; मैं तो बस कहा कि बाहर के बाद से यह IMO स्पष्ट रूप से पता चलता है सभी तीन रूपों (साइन, कोसाइन, ज्या + कोज्या) के बराबर है और, वास्तव में, दूसरे के स्थान पर,, पर उपयोग किया जाता है, जरूरतों और संदर्भ के आधार पर के रूप में देखा जा सकता है जैसे हैं कि en.wikipedia .org / wiki / हार्मोनिक_ओसीलेटर या en.wikipedia.org/wiki/Wave_equation
vaxquis

9

वैज्ञानिकों ने साइन वेव नहीं चुना, यही उन्हें एसी जनरेटर से मिला। एसी जनरेटर में, चुंबकीय क्षेत्र के अंदर रोटर गति के कारण साइन लहर उत्पन्न होती है। अन्यथा इसे बनाने का कोई आसान तरीका नहीं है। यह आंकड़ा विकिपीडिया में देखें। http://en.wikipedia.org/wiki/Single-phase_generator#Revolving_armature


3

साइन तरंगों में केवल एक आवृत्ति होती है। एक वर्ग या त्रिकोण तरंग अनंत तरंगों की एक राशि है जो मौलिक आवृत्ति के हार्मोनिक्स हैं।

एक पूर्ण वर्ग तरंग की व्युत्पत्ति (शून्य वृद्धि / गिरावट का समय होता है) अनंत होती है जब यह निम्न से उच्च या इसके विपरीत बदल जाती है। एक पूर्ण त्रिकोण तरंग की व्युत्पत्ति ऊपर और नीचे अनंत है।

इसका एक व्यावहारिक परिणाम यह है कि एक वर्ग / त्रिकोण सिग्नल को स्थानांतरित करना कठिन है, एक सिग्नल की तुलना में एक केबल पर कहें जो केवल एक साइन लहर है।

एक और परिणाम यह है कि एक वर्ग तरंग एक साइन लहर की तुलना में बहुत अधिक विकिरणित शोर उत्पन्न करती है। क्योंकि इसमें बहुत सारे हार्मोनिक्स शामिल हैं, जो हार्मोनिक्स विकीर्ण कर सकते हैं। एक विशिष्ट उदाहरण एक पीसीबी पर एक एसडीआरएएम की घड़ी है। यदि देखभाल के साथ रूट नहीं किया गया तो यह बहुत अधिक विकिरण उत्सर्जन उत्पन्न करेगा। यह EMC परीक्षण में विफलताओं का कारण हो सकता है।

साइन लहर भी विकीर्ण हो सकती है, लेकिन तब केवल साइन वेव फ्रीक्वेंसी ही विकीर्ण होगी।


आप तर्क दे सकते हैं कि वर्ग तरंगों में केवल एक आवृत्ति होती है। एक साइन लहर वर्ग तरंगों की अनंत राशि का एक योग है।
जिनेवी

@jinawee आप कर सकते हैं, लेकिन कुछ अन्य चीजें हैं जो पापियों को "मौलिक" लहर प्रकार बनाती हैं। उदाहरण के लिए, यह केवल एक ही है जो स्वयं में अंतर करता है (चरण शिफ्ट की उपेक्षा)। हालांकि झरझरा प्रणालियों के बारे में शारीरिक स्पष्टीकरण वही है जो मुझे सबसे अच्छा लगता है।
रोमन स्टार्कोव

@jinawee, क्या आप यह साबित करेंगे, कृपया?
एरिक बेस्ट

@ एरिकबेस्ट मुझे प्रमाण नहीं पता है, लेकिन मैं वाल्श कार्यों का उल्लेख कर रहा था en.wikipedia.org/wiki/Walsh_function जो अंतराल पर एक हिल्बर्ट आधार हैं [0,1]। बेशक कुछ सूक्ष्मताएँ उत्पन्न हो सकती हैं जैसे कि माप शून्य के सेट तक समानता या उस तरह से सामान।
जिनेवी

@jinawee: लीनियर सिस्टम के माध्यम से एक साइन वेव डालने से या तो एक ही फ्रीक्वेंसी की एक साइन वेव निकलेगी, या DC (जिसे एक ही फ्रिक्वेंसी की लेकिन एक जीवी वेव के रूप में देखा जा सकता है)। इस तरह की प्रणाली के माध्यम से साइन तरंगों का योग डालने से प्रत्येक तरंग को व्यक्तिगत रूप से डालने और आउटपुट को जोड़ने के समान परिणाम प्राप्त होगा। इन दोनों गुणों का संयोजन साइन तरंगों के लिए अद्वितीय है।
सुपरकैट

3

सबसे पहले, साइन और कोज़ाइन फ़ंक्शंस समान रूप से निरंतर हैं (इसलिए उनके डोमेन में कहीं भी कोई असंतोषजनक बिंदु नहीं हैं) और पूरे रियल लाइन पर असीम रूप से भिन्न हैं। वे टेलर श्रृंखला विस्तार के माध्यम से आसानी से गणना कर रहे हैं।

ये गुण विशेष रूप से वास्तविक रेखा पर आवधिक कार्यों के फूरियर श्रृंखला विस्तार को परिभाषित करने में उपयोगी हैं । तो गैर-साइनसॉइडल तरंगें जैसे कि वर्ग, चूरा और त्रिकोण तरंगों को साइन कार्यों के अनंत योग के रूप में दर्शाया जा सकता है। एर्गो, साइन लहर हार्मोनिक विश्लेषण का आधार बनाता है और वर्णन करने के लिए सबसे गणितीय सरल तरंग है।


2

हम हमेशा भौतिक वास्तविकताओं के रैखिक गणितीय मॉडल के साथ काम करना पसंद करते हैं क्योंकि इसके साथ काम करना सरलता है। साइनसॉइडल फ़ंक्शंस रैखिक प्रणालियों के 'ईजेनफ़िक्शन' हैं।

पाप(टी)
पाप(टी+φ)

फ़ंक्शन समान रहता है और केवल आयाम में स्केल किया जाता है और समय में स्थानांतरित कर दिया जाता है। यह हमें एक अच्छा विचार देता है कि सिस्टम के माध्यम से प्रचारित होने पर सिग्नल का क्या होता है।


आपके मूल्यवान इनपुट के लिए @Axel Vanraes धन्यवाद। मैंने इसकी बहुत सराहना की।
रॉकी 91

0

साइन / कोसाइन दूसरे क्रम के रैखिक अंतर समीकरणों के समाधान हैं।

sin '= cos, cos' = - sin

इंडोर्समेंट और कैपेसिटर के रूप में बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक तत्व या तो तनाव के लिए वर्तमान की एक भेदभाव का एकीकरण पैदा करते हैं।

साइन तरंगों में मनमाने संकेतों को विघटित करके, अंतर समीकरणों का आसानी से विश्लेषण किया जा सकता है।


0

इसे देखने का एक तरीका, संक्षेप में, यह है कि साइन और कोसाइन की एक हार्मोनिक श्रृंखला एक परिमित समय अंतराल पर वास्तविक-मूल्यवान कार्यों के रैखिक वेक्टर स्थान का एक ऑर्थोगोनल आधार बनाती है। इस प्रकार एक समय अंतराल पर एक फ़ंक्शन को सामंजस्यपूर्ण रूप से संबंधित साइन और कोज़ाइन फ़ंक्शन के रैखिक संयोजन के रूप में दर्शाया जा सकता है।

बेशक आप कुछ अन्य कार्यों के सेट का उपयोग कर सकते हैं (जैसे विशेष तरंगिका) जब तक वे एक वैध आधार सेट बना लेंगे, और उस तरह से ब्याज के कार्य को विघटित कर सकते हैं। कभी-कभी ऐसे विघटन उपयोगी हो सकते हैं, लेकिन अभी तक हम केवल उनके लिए विशेष अनुप्रयोगों के बारे में जानते हैं।

एक ज्यामितीय सादृश्य लेना: आप वेक्टर के घटकों का वर्णन करने के लिए गैर-ऑर्टोगोनोअल आधार का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, ऑर्थोनॉमिक आधार पर एक वेक्टर के घटक हो सकते हैं [1,8,-4]। कुछ अन्य गैर-अलौकिक आधारों में, इसके घटक हो सकते हैं [21,-43,12]। घटकों के इस सेट को सामान्य ऑर्थोनॉमिक आधार की तुलना में व्याख्या करना आसान या कठिन है या नहीं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या करने की कोशिश कर रहे हैं।


-3
  1. कम नुकसान
  2. हार्मोनिक्स की कम संख्या
  3. संचार लाइन के साथ कोई हस्तक्षेप नहीं
  4. बहुत कम विकृत प्रभाव
  5. मशीन उनकी दक्षता को चलाती है
  6. एल और सी के मामले में बहुत कम क्षणिक व्यवहार
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