värähtelijään

Värähtelijä on fysikaalinen tai tekninen järjestelmä, joka tuottaa tai ylläpitää toistuvaa värähtelyä. Värähtely voi olla mekaanista, sähköistä tai akustista, ja sen taajuus riippuu järjestelmän ominaisuuksista kuten massasta, jäykkyydestä ja vaimennuksesta.

Värähtelijöitä voidaan pitää kahden päätyypin mukaan: vapaa (autonominen) värähtelijä, joka jatkaa värähtelyä ilman ulkoista ajointa, sekä ajettu (driven) värähtelijä, jossa ulkoinen signaali ylläpitää tai määrittää taajuuden.

Esimerkkejä ovat mekaaniset järjestelmät kuten massa–jousijärjestelmä sekä sähköiset järjestelmät kuten LCR-verkot tai RC- ja LC-verkot. Yksi tärkeä sovellutus on kvartsivärähtelijä, jossa piezoelektrinen vaikutus tuottaa hyvin vakaata taajuutta ja jota käytetään kelloissa sekä viestinnässä.

Matemaattisella tasolla vapaa harmoninen värähtelijä noudattaa m x'' + c x' + k x = 0. Luonnollinen taajuus on ω0 = √(k/m) ja vaimennuskerroin ζ = c/(2√(km)). Laatukerroin Q kuvaa värähtelyn kestävyyttä, Q = 1/(2ζ). Elektrisen vastineen analogi on L d^2q/dt^2 + R dq/dt + (1/C) q = 0, jossa ω0 = 1/√(LC) ja Q = √(L/C)/R.

Värähtelijöillä on keskeinen rooli ajastuksessa ja taajuussäätöissä: kellot, radiotekniikka ja tietoliikenne sekä mittaus- ja kontrollijärjestelmät.