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🧮 Natural Frequency 計算機

專業免費的 Natural Frequency 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
3.5588 Hz(每秒振盪次數)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是固有頻率?

固有頻率是指系統在偏離平衡位置後被釋放時,在沒有外加驅動力與阻尼的情況下自行振盪的速率。對於簡單的彈簧-質量系統而言,固有頻率只取決於彈簧剛度 k 與所掛載的質量 m。在機械與結構工程中,理解固有頻率非常關鍵:當驅動頻率接近系統的固有頻率時會產生「共振」,可能放大振動幅度,進而導致結構或設備損壞。

如何使用本計算器

請以牛頓每公尺(N/m)輸入彈簧剛度 k,並以公斤(kg)輸入質量 m。計算器會回傳以赫茲(Hz)表示的固有頻率、以弧度每秒(rad/s)表示的角頻率 \omega,以及以秒(s)表示的振盪週期 T。彈簧越硬、質量越輕,固有頻率就越高。

公式說明

無阻尼固有頻率的計算公式為:

f = ((1) ÷ (2π))\sqrt{\dfrac{Stiffness k}{Mass m}}

其中 √(k/m) 就是角固有頻率 \omega(單位為 rad/s),再除以 2π 即可換算成一般頻率,也就是每秒的振盪次數(Hz)。週期則直接為 T = 1 / f。

實例計算

假設有一支剛度 k = 1000 N/m 的彈簧,掛著質量 m = 2 kg 的物體。則

\omega = √(1000 / 2) = √(500) ≈ 22.3607 rad/s.
固有頻率為
f = ((22.3607) ÷ (2π)) ≈ 3.5588 Hz,
週期則為
T = ((1) ÷ (3.5588)) ≈ 0.281 s.

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

阻尼會改變固有頻率嗎?
輕微阻尼會讓振盪頻率略為下降(即「阻尼固有頻率」),但本計算器計算的是無阻尼值,這也是工程上最常用的標準參考值。
應該使用哪種單位?
請使用 SI 國際單位制:\(k\) 用 N/m、\(m\) 用 kg,這樣算出的頻率就會直接是 Hz。
為什麼共振很危險?
當外加作用力以固有頻率振盪時,能量會在每個週期不斷累積,造成大幅度振動,可能對結構與機械設備造成損壞。