Amplituda

Amplituda – wspólna nazwa kilku blisko powiązanych pojęć matematycznych, stosowanych głównie w fizyce, naukach technicznych i naukach o Ziemi. We wszystkich tych przypadkach amplituda to pewna liczba rzeczywista charakteryzująca pewną funkcję rzeczywistą, na przykład:

funkcję okresową opisującą drgania;
ciąg wyników pomiarów.

Fizyka i jej zastosowania

Napięcie sinusoidalne: 1) amplituda, 2) wartość międzyszczytowa, 3) wartość skuteczna, 4) okres

W formalnym opisie drgań amplituda jest liczbą nieujemną określająca wielkość przebiegu funkcji okresowej. Jednostka amplitudy zależy od rodzaju ruchu drgającego:

dla drgań mechanicznych jednostką może być metr, jednostka gęstości lub ciśnienia, np. dla fali podłużnej;
dla fali elektromagnetycznej tą jednostką jest V/m.

Drgania harmoniczne

W drganiach harmonicznych – np. przebiegach sinusoidalnych – amplituda $A$ jest maksymalną wartością tego przebiegu^[1]^[2]:

y=A\sin(\omega t+\varphi )\quad {}

Amplituda może być przykładowo największym wychyleniem z położenia równowagi w ruchu drgającym i w ruchu falowym.

Inne zjawiska okresowe

Dla innych funkcji okresowych amplituda to połowa różnicy między maksimum a minimum^[1]. Przykładowo dla funkcji ze składową stałą, amplituda dotyczy tylko części sinusoidalnej:

y=A\sin(\omega t+\varphi )+B\quad {}

Amplitudą w tym przypadku nie jest $A+B,$ a tylko wartość $A.$

W meteorologii i klimatologii

W tym wypadku pojęcie amplitudy stosuje się do opisu zjawisk, które nie mają ściśle okresowego charakteru. Amplituda jest wówczas różnicą między maksymalnymi i minimalnymi wartościami liczb charakteryzujących przebieg jakiegoś parametru pogody^[2] w odniesieniu do badanego okresu (doby, miesiąca, roku itd.). Pojęcie to odnosi się również do wahań wartości średnich w badanym okresie. Parametrami, których zmienność charakteryzują amplitudy dobowe, miesięczne, roczne są m.in.: temperatura, ciśnienie, wilgotność, nasłonecznienie, ilość opadów itd.

Błędy w definiowaniu amplitudy

Pojęcie amplitudy bywa mylnie określane jako różnica pomiędzy maksymalną a minimalną wartością przebiegu (czyli według tej definicji wynosiłaby $2A$ – jest to amplituda szczytowo-siodłowa^[3]).

Nieprawdziwe jest również definiowanie amplitudy jako wartości średniej z modułów maksymalnej i minimalnej wartości przebiegu (czyli ${\tfrac {|y_{max}|+|y_{min}|}{2}}$ ); taka definicja jest słuszna jedynie dla przebiegów symetrycznych np. sinusoidalnego z równania (1), gdyż wówczas $|y_{max}|=|y_{min}|.$