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?
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?
जवाबों:
परिपत्र गति स्वाभाविक रूप से एक साइन लहर पैदा करती है: -
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।
अप एंड डाउन मोशन (प्रकृति में) समय के विरुद्ध साइन वेव बनाता है: -
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।
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।
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।
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:
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:
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:
+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।
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
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।
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।
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।
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।
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।
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।