صدى هي ظاهرة فيزيائية تحدث عند تطبيق قوة على نظام به تردد يساوي أو قريب جدًا من التردد الأساسي لذلك النظام. الرنين يسبب أ زيادة في السعة تذبذب أكبر من الذي تسببه الترددات الأخرى.
مثال بسيط يمكننا تقديمه هو صدى الأنظمة الميكانيكية. من أجل وضع التوازن في حالة السكون ليتذبذب ، من المثير للاهتمام أن نطبق قوة عليه دوريا متى كانت في أعلى نقطة. من خلال القيام بذلك ، سيتحول النظام إلى تتذبذبفيالسعاتكلمنعطف أو دورأكبر. ومع ذلك ، إذا تم تطبيق القوة بتردد مختلف ، فلن يكون لدينا نفس الكفاءة في توفير الطاقة لهذا التوازن.
أنواع الرنين
هناك عدة أنواع من الرنين: علم الميكانيكا, جهوري،كهربائي،مغناطيسي ، بصري. تحقق من بعض الأمثلة:
الرنين الميكانيكي: تطبيق القوى في توازن متذبذب ، مما يجعله يتأرجح مع زيادة السعات.
صدىيبدو: انتاج التوافقيات بواسطة الآلات الموسيقية.
صدىكهربائي: تستخدم الدوائر الكهربائية المستخدمة في أجهزة التلفزيون والراديو والهواتف المحمولة المكثفات والمحاثات التي يمكن ضبطها لتتوافق مع ترددات موجات الراديو. بهذه الطريقة ، من الممكن التقاط هذه الموجات وزيادتها ، وإعادة إنتاج المعلومات الموجودة فيها.
الرنين المغناطيسي: ينشأ هذا النوع من الرنين عندما يتم تطبيق مجال مغناطيسي ثابت وعالي الكثافة على النوى الذرية. بعد ذلك ، يتسبب المجال المغناطيسي المتذبذب في رنين المجالات المغناطيسية للبروتونات ، مما يؤدي إلى إصدار إشعاع قادر على إنتاج صور حادة لأنواع مختلفة من الأنسجة.
صدىبصريات: يظهر في التجاويف العاكسة ويمكن استخدامه لزيادة اتساع الضوء ، مما ينتج عنه أشعة ضوئية عالية الكثافة ، مثل الليزر.
الرنين المغناطيسي
ال صدىمغناطيسي هي ظاهرة فيزيائية ذات أصل كمي تنشأ بسبب خاصية موجودة في البروتونات والإلكترونات تسمى غزل. ا غزل إنه نوع من حقل مغناطيسي جوهري موجود في عدة جسيمات. عندما تتعرض هذه الجسيمات إلى مجال مغناطيسي خارجي مكثف ، فإن لها يدور يصطف في الشكل موازى أو ضد إلى المجال المغناطيسي الخارجي ، ينبعث في هذه العملية كمية صغيرة من الطاقة ، والتي يمكن اكتشافها بواسطة أجهزة الرنين المغناطيسي الحديثة. يمكن استخدام هذه الاختبارات لتقديم تفاصيل عن البنية الداخلية للأعضاء والأنسجة التي لا يمكن رؤيتها في الاختبارات مثل التصوير المقطعي المحوسب أو الأشعة السينية.
ينشأ الرنين المغناطيسي من خاصية كمية للجسيمات تسمى الدوران.
الرنين الصوتي أو الصوتي
ال صدىجهوري يحدث ذلك عندما يتمكن مصدر انبعاث من إرسال موجات بترددات قريبة جدًا من تردد التذبذب الطبيعي لجهاز الاستقبال. هذا التردد الطبيعي ، المعروف أيضًا باسم التردد الأساسي ، يتوافق مع عدد التذبذبات في الثانية القادرة على الإنتاج التوافقيات، أي ترددات الموجة القادرة على التداخل البناء مع نفسها ، مما ينتج عنه زيادة ملحوظة في اتساعها.
في درجاتالمسرحيات الموسيقية هي أمثلة على التوافقيات. تتوافق كل نوتة موسيقية مع نغمة متناسقة ، وكل نغمة متناسقة هي من مضاعفات ترددأساسي من الصك. نسمي التردد الأساسي أ الأصغرتردد قادرة على الإنتاج الموجات الموقوفه على آلة موسيقية.
خذ على سبيل المثال الرنين في أوتار الجيتار: إذا قمنا بالتحكم في الجر المطبق على الوتر ، أو الفك أو بسحب موالفاتها وطولها والضغط عليها في أحد مربعاتها يمكننا اختيار التوافقي الذي سيكون أنتجت. يحدث إنتاج هذه التوافقيات عندما نضع الوتر في حالة تأرجح. في تلك اللحظة ، تنتشر موجتان على طول الحبل في اتجاهين متعاكسين. عندما تنعكس طرفي الحبل ، فإن هذه الموجات أضف ما يصللكالسعات (تسمى هذه الظاهرة التشوش). ينتقل هذا الاهتزاز بعد ذلك إلى الهواء ، وينتج صوت النوتات الموسيقية.
ال ترددأساسي من سلسلة الغيتار يمكن حسابها باستخدام التعبير الرياضي التالي:
F - التردد التوافقي
لا - رقم متناسق
إل - طول الحبل
F - الشد المطبق على الحبل
μ - الكثافة الخطية للخيط
م - كتلة الحبل
يتم تحديد الترددات التي تنتجها أوتار الجيتار بواسطة كثافةخطي (μ) من السلسلة ، بواسطة شعبية الذي يتم تطبيقه عليه (F) وبواسطة الطول (ل).
نرى أيضا: ما هو الصدى والصدى؟
ال صدى الصوت يحدث أيضًا في الادواتفينفخ. هذه الأدوات لها تجويف طنين يسمى يضخيبدو. هناك نوعان من أنابيب الصوت: افتح و مغلق. في حين أن أحد طرفي أنابيب الصوت المغلقة مغلق ، فإن أنابيب الصوت المفتوحة لها فتحة على كلا الجانبين.
في أنابيب الصوت ، موجات صوتية تنعكس عن جدران الأنبوب وتردد صداها وتنتج التوافقيات. يعتمد الحساب الذي نستخدمه لتحديد التردد المنبعث من أنبوب الصوت على ما إذا كان هذا الأنبوب مفتوحًا أم مغلقًا. راقب:
F - التردد التوافقي
الخامس - سرعة الصوت في الهواء
لا - رقم متناسق
إل - طول الانبوب
بحثأيضا: تعلم كيفية بناء آلة الرياح الخاصة بك.
باستخدام المعادلات الموضحة أعلاه ، يمكننا بسهولة تحديد أطوال أنبوب الصوت المغلق التي تنتج التوافقيات. لذلك ، من الضروري استخدام جهاز تجريبي مثل الموجود في الشكل التالي:
يتكون هذا الجهاز من خزان مياه يتصل بأنبوب الصوت من خلال خرطوم صغير. من خلال تغيير ارتفاع الخزان ، من الممكن التحكم في طول الأنبوب. ثم اقترب من a الشوكة الرنانة يهتز من هذا الأنبوب ، ويغير ارتفاع الخزان حتى يتم ملاحظة زيادة واضحة في شدة الصوت. وبالتالي ، سيكون من الممكن معرفة أطوال الأنبوب التي تؤدي إلى الرنين ، وبالتالي في إنتاج التوافقيات.
بحثأيضا: اعرف الفروق بين جهارة الصوت والجرس وطبقة الصوت.
تجربة أخرى معروفة هي تلك التي تنطوي على كسر زجاج أثناء غناء بعض النوتات الموسيقية. هذا ممكن فقط عندما نغني بالضبط في ترددأساسي أو في مضاعف هذا التردد. إذا استمر منبه الصوت لفترة كافية ، فإن الجزيئات في الكوب سوف تتأرجح في سعات أكبر حتى ينكسر الكوب.
لكي يتردد صدى كوبين متطابقين ، نحتاج فقط إلى إنتاج اهتزاز في أحدهما ، والذي سينتقل عن طريق الهواء إلى الكوب المجاور.
بي. رافائيل هيلربروك