Резонанс е физическо явление, което възниква при прилагане на сила върху система с честота равна или много близка до основната честота на тази система. Резонансът причинява а увеличаване на амплитудата трептене, по-голямо от това, причинено от други честоти.
Един прост пример, който можем да дадем, е резонансът на механичните системи. За да поставим баланс в покой, за да осцилираме, интересно е, че прилагаме сила върху него периодично винаги когато е в най-високата си точка. Правейки това, системата ще премине към осцилиравамплитудивсекизавъртетепо-голям. Въпреки това, ако силата се прилага с различна честота, ние няма да имаме същата ефективност при доставянето на енергия към този баланс.
Резонансни видове
Има няколко вида резонанс: механика, звучен,електрически,магнитни, оптични. Вижте някои примери:
Механичен резонанс: прилагане на сили в осцилаторния баланс, което го кара да трепти с нарастващи амплитуди.
Резонансзвук: Производство на хармоници от музикални инструменти.
Резонанселектрически:
електрическите вериги, използвани в телевизори, радиостанции и мобилни телефони, използват кондензатори и индуктори, които могат да бъдат настроени да резонират с честотите на радиовълните. По този начин е възможно да се улови и увеличи амплитудата на тези вълни, като се възпроизвежда информацията, съдържаща се в тях.Магнитен резонанс: този тип резонанс възниква, когато върху атомните ядра се приложи статично магнитно поле с висок интензитет. След това осцилиращото магнитно поле кара магнитните полета на протоните да резонират, излъчвайки радиация, способна да създаде остри изображения на различни видове тъкани.
Резонансоптика: се появява в отразяващи кухини и може да се използва за увеличаване на амплитудата на светлината, произвеждайки светлинни лъчи с висок интензитет, като например лазер.
магнитен резонанс
THE резонансмагнитен е физическо явление с квантов произход, което възниква поради свойство, присъстващо в протоните и електроните, наречено въртене. О въртене Това е вид на магнитно поле вътрешно присъщи в няколко частици. Когато тези частици са изложени на интензивно външно магнитно поле, техните завъртания подредени във форма успоредно или противоположно към външното магнитно поле, излъчвайки в процеса малко количество енергия, което може да бъде засечено от съвременните магнитно-резонансни устройства. Тези тестове могат да се използват за предоставяне на подробности за вътрешната структура на органите и тъканите, които не могат да се видят при тестове като компютърна томография или рентгенова снимка.
Магнитният резонанс възниква от квантово свойство на частиците, наречено спин.
Звуков или акустичен резонанс
THE резонансзвучен това се случва, когато източник на излъчване успява да излъчва вълни с честоти, много близки до честотата на собствените трептения на приемника. Тази естествена честота, известна още като основна честота, съответства на броя на трептенията в секунда, които могат да произведат хармоници, тоест честоти на вълните, способни конструктивно да си интерферират, предизвиквайки значително увеличение на тяхната амплитуда.
В оценкимюзикъли са примери за хармоници. Всяка музикална нота съответства на хармоник и всеки хармоник е кратен на честотафундаментален на инструмента. Ние наричаме основната честота а по-малъкчестота способен да произвежда стоящи вълни на музикален инструмент.
Вземете например резонанса в струните на китара: ако контролираме сцеплението, приложено върху струната, разхлабването или издърпвайки неговите тунери и дължината му, натискайки го в един от квадратите му, можем да изберем хармоника, който ще бъде произведени. Производството на тези хармоници се случва, когато поставим струната да осцилира. В този момент две вълни се разпространяват по въжето в противоположни посоки. Когато се отразяват от краищата на въжето, тези вълни добавитеВашиятамплитуди (това явление се нарича интерференция). След това тази вибрация се предава във въздуха, произвеждайки звука на музикални ноти.
THE честотафундаментален на струна на китара може да се изчисли с помощта на следния математически израз:
е – хармонична честота
не – хармонично число
Л – дължина на въжето
Ф – тяга, приложена върху въжето
μ – линейна плътност на струната
м – въжена маса
Честотите, произведени от струните на китарата, се определят от плътностлинеен (μ) на низа, от сцепление който се прилага върху него (F) и от него дължина (L).
Вижте също: Какво е ехо и реверберация?
THE резонанс звукът също се случва в инструментивудар. Тези инструменти имат резонансна кухина, наречена тръбазвук. Има два вида звукови тръби: отворен и затворен. Докато затворените звукови тръби имат затворен един от краищата си, отворените звукови тръби имат отвор от двете страни.
В звуковите тръби, звукови вълни те се отразяват от стените на тръбата и резонират, произвеждайки хармоници. Изчислението, което използваме за определяне на честотата, излъчвана от звукова тръба, зависи от това дали тази тръба е отворена или затворена. Гледам:
е – хармонична честота
v – скорост на звука във въздуха
не – хармонично число
Л - дължина на тръбата
Вижсъщо: Научете се да създавате свой собствен духов инструмент.
Използвайки уравненията, показани по-горе, можем лесно да определим кои дължини на затворена звукова тръба произвеждат хармоници. За това е необходимо да се използва експериментален апарат като този на следващата фигура:
Този апарат се състои от резервоар за вода, който комуникира със звуковата тръба чрез малък маркуч. Чрез промяна на височината на резервоара е възможно да се контролира дължината на тръбата. След това просто се приближете до а камертон вибрира от тази тръба, променяйки височината на резервоара, докато се забележи ясно увеличение на интензитета на звука. По този начин ще бъде възможно да се знае кои дължини на тръбите водят до резонанс и следователно до получаване на хармоници.
Вижсъщо: Познайте разликите между силата на звука, тембъра и височината.
Друг добре известен експеримент е този, който включва счупване на чаша, докато пеете определени музикални ноти. Това е възможно само когато пеем точно в честотафундаментален или в а многократни тази честота. Ако звуковият стимул се поддържа достатъчно дълго, молекулите в чашата ще осцилират с все по-големи амплитуди, докато чашата се счупи.
За да резонират две еднакви чаши, просто трябва да произведем вибрация в една от тях, която ще се предаде по въздуха към съседната чаша.
От мен Рафаел Хелерброк