Resonants on füüsikaline nähtus, mis tekib siis, kui süsteemile rakendatakse jõudu sagedus võrdne selle süsteemi põhisagedusega või sellele väga lähedane. Resonants põhjustab a amplituudi suurenemine võnkumine, mis on suurem kui teiste sageduste põhjustatud võnkumine.
Lihtne näide, mida saame tuua, on mehaaniliste süsteemide resonants. Et tasakaal võnkuma jääks, on huvitav, et rakendame sellele jõudu perioodiliselt alati, kui see on kõrgeimas punktis. Seda tehes lülitub süsteem ümber võnkumasisseamplituudidigakeeratasuurem. Kui aga jõudu rakendatakse erineva sagedusega, ei ole meil selle tasakaalu energiaga varustamisel sama tõhusus.
Resonantsi tüübid
Resonantsi on mitut tüüpi: mehaanika, kõlav,elektriline,magnetiline, optiline. Vaadake mõnda näidet:
Mehaaniline resonants: jõudude rakendamine võnkebilansis, põhjustades selle võnkumist kasvavate amplituudidega.
Resonantsheli: tootmine harmoonilised muusikariistade järgi.
Resonantselektriline: telerites, raadiotes ja mobiiltelefonides kasutatavad elektriahelad kasutavad kondensaatoreid ja induktiivpooli, mida saab häälestada raadiolainete sagedustega resoneerima. Nii on võimalik neid laineid tabada ja amplituudi suurendada, taasesitades neis sisalduvat informatsiooni.
Magnetresonants: seda tüüpi resonants tekib siis, kui aatomituumadele rakendatakse staatiline suure intensiivsusega magnetväli. Seejärel põhjustab võnkuv magnetväli prootonite magnetväljade resonatsiooni, kiirgades kiirgust, mis on võimeline tootma erinevat tüüpi kudedest teravaid pilte.
Resonantsoptika: ilmub peegeldavatesse õõnsustesse ja seda saab kasutada valguse amplituudi suurendamiseks, tekitades suure intensiivsusega valgusvihku, näiteks laser.
magnetresonants
THE resonantsmagnetiline on kvantpäritolu füüsikaline nähtus, mis tuleneb prootonites ja elektronides esinevast omadusest, nn. keerutada. O keerutada See on liik magnetväli mitmes osakeses sisalduv. Kui need osakesed puutuvad kokku intensiivse välise magnetväljaga, siis nende keerleb vormis rivistama paralleelselt või vastupidine välisele magnetväljale, eraldades selle käigus väikese koguse energiat, mida on võimalik tuvastada kaasaegsete magnetresonantsseadmetega. Neid teste saab kasutada elundite ja kudede sisestruktuuri üksikasjade esitamiseks, mida ei saa näha sellistes testides nagu CT-skaneerimine või röntgenikiirgus.
Magnetresonants tuleneb osakeste kvantomadusest, mida nimetatakse spiniks.
Heli või akustiline resonants
THE resonantskõlav see juhtub siis, kui kiirgav allikas suudab kiirata laineid sagedustel, mis on väga lähedal vastuvõtja loomuliku võnkesagedusele. See loomulik sagedus, tuntud ka kui põhisagedus, vastab võnkumiste arvule sekundis, mis on võimeline tekitama harmoonilised, st lainesagedused, mis on võimelised iseennast konstruktiivselt segama, põhjustades nende amplituudi märkimisväärset suurenemist.
Kell hindedmuusikalid on näited harmoonilised. Iga noot vastab harmoonilisele ja iga harmooniline on selle kordne sagedusfundamentaalne instrumendist. Me nimetame põhisagedust a väiksemsagedus suudavad toota seisulained muusikariistal.
Võtame näiteks resonantsi kitarrikeeltes: kui juhime keelele rakendatavat veojõudu, siis lõdvenemine või tõmbades selle tuunereid ja selle pikkust, vajutades seda ühte ruutudest, saame valida harmoonilise, mis toodetud. Nende harmooniliste teke toimub siis, kui paneme stringi võnkuma. Sel hetkel levivad kaks lainet mööda köit vastassuundades. Kui need peegelduvad köie otstest, siis need lained kokku liitmasinuamplituudid (seda nähtust nimetatakse sekkumine). See vibratsioon kandub seejärel õhku, tekitades nootide heli.
THE sagedusfundamentaalne kitarri keelde saab arvutada järgmise matemaatilise avaldise abil:
f - harmooniline sagedus
ei - harmooniline arv
L - köie pikkus
F – köiele rakendatud veojõud
μ – stringi lineaarne tihedus
m – köie mass
Kitarri keelpillide tekitatud sagedused on määratud tiheduslineaarne (μ) stringi järgi veojõu mida sellele rakendatakse (F) ja selle poolt pikkus (L).
Vaata ka: Mis on kaja ja reverb?
THE resonants heli tuleb ka sisse instrumendidsisselöök. Nendel instrumentidel on resonantsõõnsus, mida nimetatakse toruheli. Helitorusid on kahte tüüpi: avatud ja suletud. Kui suletud helitorude üks ots on suletud, siis avatud helitorude mõlemal küljel on ava.
Helitorudes on helilained need peegelduvad toru seintelt ja resoneerivad, tekitades harmoonilisi. Arvutus, mida kasutame helitoru sageduse määramiseks, sõltub sellest, kas see toru on avatud või suletud. Vaata:
f - harmooniline sagedus
v - heli kiirus õhus
ei - harmooniline arv
L - toru pikkus
Vaatasamuti: Õppige ise oma puhkpilli ehitama.
Kasutades ülaltoodud võrrandeid, saame kergesti määrata, millised suletud helitoru pikkused tekitavad harmoonilisi. Selleks on vaja kasutada katseseadet, nagu on näidatud järgmisel joonisel:
See seade koosneb veemahutist, mis on väikese vooliku kaudu ühenduses helitoruga. Reservuaari kõrgust muutes on võimalik juhtida toru pikkust. Seejärel lihtsalt lähenege a helihark sellest torust vibreerides, muutes reservuaari kõrgust, kuni märgatakse selget helitugevuse suurenemist. Seega on võimalik teada, millised torude pikkused põhjustavad resonantsi ja sellest tulenevalt harmooniliste teket.
Vaatasamuti: Teadke helitugevuse, tämbri ja helikõrguse erinevusi.
Teine tuntud eksperiment on selline, mis hõlmab klaasi purustamist teatud nootide laulmise ajal. See on võimalik ainult siis, kui me laulame täpselt sagedusfundamentaalne või a mitmekordne see sagedus. Kui helistiimul püsib piisavalt kaua, võnguvad tassis olevad molekulid üha suurema amplituudiga, kuni tass puruneb.
Kahe identse tassi resoneerimiseks peame lihtsalt tekitama ühes neist vibratsiooni, mis kandub õhu kaudu edasi naabertopsi.
Mina. Rafael Helerbrock
