Risonanza è un fenomeno fisico che si verifica quando una forza viene applicata su un sistema con frequenza uguale o molto vicino alla frequenza fondamentale di quel sistema. La risonanza provoca a aumento di ampiezza oscillazione maggiore di quella provocata da altre frequenze.
Un semplice esempio che possiamo dare è la risonanza dei sistemi meccanici. Per mettere una bilancia a riposo per oscillare, è interessante che applichiamo una forza su di essa periodicamente ogni volta che è al suo punto più alto. In questo modo il sistema passerà a oscillareinampiezzeognigiropiù grandi. Tuttavia, se la forza viene applicata con una frequenza diversa, non avremo la stessa efficienza nel fornire energia a quell'equilibrio.
Tipi di risonanza
Esistono diversi tipi di risonanza: meccanica, sonoro,elettrico,magnetico, ottico. Guarda alcuni esempi:
Risonanza meccanica: applicazione di forze in un equilibrio oscillatorio, facendolo oscillare con ampiezze crescenti.
Risonanzasuono: produzione di armoniche da strumenti musicali.
Risonanzaelettrico: i circuiti elettrici utilizzati in televisori, radio e telefoni cellulari utilizzano condensatori e induttori che possono essere sintonizzati per risuonare con le frequenze delle onde radio. In questo modo è possibile catturare e aumentare l'ampiezza di queste onde, riproducendo le informazioni in esse contenute.
Risonanza magnetica: questo tipo di risonanza si verifica quando un campo magnetico statico ad alta intensità viene applicato ai nuclei atomici. Quindi, un campo magnetico oscillante fa risuonare i campi magnetici dei protoni, emettendo radiazioni in grado di produrre immagini nitide di diversi tipi di tessuto.
Risonanzaottica: appare in cavità riflettenti e può essere utilizzato per aumentare l'ampiezza della luce, producendo fasci di luce ad alta intensità, come il laser.
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risonanza magnetica
IL risonanzamagnetico è un fenomeno fisico di origine quantistica che nasce a causa di una proprietà presente nei protoni e negli elettroni chiamata rotazione. oh rotazione È una specie di campo magnetico intrinseco presente in più particelle. Quando queste particelle sono esposte a un intenso campo magnetico esterno, la loro gira mettiti in forma parallelo o di fronte al campo magnetico esterno, emettendo nel processo una piccola quantità di energia, che può essere rilevata dai moderni dispositivi di risonanza magnetica. Questi test possono essere utilizzati per fornire dettagli sulla struttura interna di organi e tessuti che non possono essere visti su test come una TAC o una radiografia.
La risonanza magnetica nasce da una proprietà quantistica delle particelle chiamata spin.
Risonanza sonora o acustica
IL risonanzasonoro accade quando una sorgente emittente riesce ad emettere onde a frequenze molto vicine alla frequenza di oscillazione naturale di un ricevitore. Questa frequenza naturale, detta anche frequenza fondamentale, corrisponde al numero di oscillazioni al secondo in grado di produrre armoniche, cioè frequenze d'onda capaci di interferire costruttivamente con se stesse, producendo un significativo aumento della loro ampiezza.
In gradimusical sono esempi di armoniche. Ogni nota musicale corrisponde a un'armonica, e ogni armonica è un multiplo del frequenzafondamentale dello strumento. Chiamiamo la frequenza fondamentale a più piccolifrequenza in grado di produrre onde stazionarie su uno strumento musicale.
Prendiamo ad esempio la risonanza nelle corde della chitarra: se controlliamo la trazione applicata sulla corda, allentando o tirando i suoi sintonizzatori, e la sua lunghezza, premendolo in uno dei suoi quadrati, possiamo selezionare l'armonica che sarà prodotto. La produzione di queste armoniche avviene quando mettiamo la corda in oscillazione. In quel momento, due onde si propagano lungo la fune in direzioni opposte. Quando riflesse dalle estremità della corda, queste onde addizionaretuoampiezze (questo fenomeno si chiama interferenza). Questa vibrazione viene poi trasmessa all'aria, producendo il suono delle note musicali.
IL frequenzafondamentale di una corda di chitarra può essere calcolato utilizzando la seguente espressione matematica:
F – frequenza armonica
no – numero armonico
l – lunghezza della corda
F – trazione applicata sulla corda
μ – densità lineare della corda
m – massa della corda
Le frequenze prodotte dalle corde della chitarra sono determinate dal densitàlineare (μ) della stringa, per trazione che viene applicato su di esso (F) e per il suo lunghezza (L).
Vedi anche: Cos'è l'eco e il riverbero?
IL risonanza il suono avviene anche in strumentiinsoffio, soffiare. Questi strumenti hanno una cavità risonante chiamata tubosuono. Esistono due tipi di tubi sonori: aprire e Chiuso. Mentre i tubi sonori chiusi hanno una delle estremità chiusa, i tubi sonori aperti hanno un'apertura su entrambi i lati.
Nei tubi sonori, il onde sonore si riflettono sulle pareti del tubo e risuonano, producendo armoniche. Il calcolo che usiamo per determinare la frequenza emessa da un tubo sonoro dipende dal fatto che quel tubo sia aperto o chiuso. Orologio:
F – frequenza armonica
v – velocità del suono nell'aria
no – numero armonico
l – lunghezza del tubo
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Usando le equazioni mostrate sopra, possiamo facilmente determinare quali lunghezze di un tubo sonoro chiuso producono armoniche. Per questo, è necessario utilizzare un apparato sperimentale come quello nella figura seguente:
Questo apparato è costituito da un serbatoio d'acqua che comunica con il tubo sonoro attraverso un tubicino. Modificando l'altezza del serbatoio, è possibile controllare la lunghezza del tubo. Quindi avvicinati a Diapason vibrando da questo tubo, modificando l'altezza del serbatoio fino a notare un netto aumento dell'intensità sonora. In questo modo sarà possibile sapere quali lunghezze di tubo danno luogo a risonanza e, di conseguenza, alla produzione di armoniche.
Aspettoanche: Conoscere le differenze tra volume, timbro e altezza.
Un altro noto esperimento è quello che prevede la rottura di un bicchiere mentre si cantano determinate note musicali. Questo è possibile solo quando cantiamo esattamente nel frequenzafondamentale o in a multiplo quella frequenza. Se lo stimolo sonoro viene sostenuto abbastanza a lungo, le molecole nella tazza oscilleranno con ampiezze sempre maggiori fino a quando la tazza si rompe.
Perché due coppe identiche risuonino, è sufficiente produrre una vibrazione in una di esse, che verrà trasmessa per via aerea alla tazza vicina.
Di Me. Rafael Helerbrock
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HELERBROCK, Rafael. "Risonanza"; Brasile Scuola. Disponibile in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ressonancia.htm. Consultato il 27 luglio 2021.
