תְהוּדָה היא תופעה פיזיקלית המתרחשת כאשר מופעל כוח על מערכת עם תדירות שווה או קרוב מאוד לתדר הבסיסי של אותה מערכת. התהודה גורמת לא עלייה באמפליטודה תנודה גדולה מזו הנגרמת על ידי תדרים אחרים.
דוגמה פשוטה שאנו יכולים לתת היא תהודה של מערכות מכניות. כדי לשים איזון במנוחה לתנודה, מעניין שנפעיל עליו כוח מעת לעת בכל פעם שהוא בנקודה הגבוהה ביותר שלו. על ידי כך, המערכת תעבור ל לְהִתְנַדְנֵדבאמפליטודותכל אחדתוריותר גדול. עם זאת, אם הכוח יופעל בתדר שונה, לא תהיה לנו אותה יעילות באספקת אנרגיה למאזן זה.
סוגי תהודה
ישנם מספר סוגי תהודה: מֵכָנִיקָה, מְצַלצֵל,חשמלי,מגנטי, אופטי. בדוק כמה דוגמאות:
תהודה מכנית: הפעלת כוחות במאזן תנודתי, הגורם לו להתנודד עם אמפליטודות הולכות וגדלות.
תְהוּדָהנשמע: ייצור של תוֹרַת הַרמוֹנִיָה על ידי כלי נגינה.
תְהוּדָהחשמלי: מעגלים חשמליים המשמשים בטלוויזיות, מכשירי רדיו וטלפונים סלולריים משתמשים בקבלים ומשרנים שניתן לכוונן כך שיהדהדו עם התדרים של גלי רדיו. בדרך זו, ניתן ללכוד ולהגדיל את משרעת הגלים הללו, לשחזר את המידע הכלול בהם.
תהודה מגנטית: סוג זה של תהודה מתעורר כאשר שדה מגנטי סטטי בעוצמה גבוהה מופעל על גרעיני אטום. לאחר מכן, שדה מגנטי מתנודד גורם לשדות המגנטיים של הפרוטונים להדהד, ולפלוט קרינה המסוגלת לייצר תמונות חדות של סוגים שונים של רקמות.
תְהוּדָהאוֹפְּטִיקָה: מופיע בחללים מחזירי אור וניתן להשתמש בו כדי להגדיל את משרעת האור, להפקת קרני אור בעוצמה גבוהה, כגון לייזר.
תהודה מגנטית
ה תְהוּדָהמַגנֶטִי היא תופעה פיזיקלית ממקור קוונטי המתעוררת עקב תכונה הקיימת בפרוטונים ואלקטרונים הנקראת סיבוב. O סיבוב זה מין של שדה מגנטי קיים בכמה חלקיקים. כאשר חלקיקים אלו נחשפים לשדה מגנטי חיצוני עז, שלהם ספינים ליישר קו בצורה מַקְבִּיל אוֹ מול לשדה המגנטי החיצוני, פולטת בתהליך כמות קטנה של אנרגיה, אותה ניתן לזהות על ידי מכשירי תהודה מגנטית מודרנית. ניתן להשתמש בבדיקות אלו כדי לספק פרטים על המבנה הפנימי של איברים ורקמות שלא ניתן לראות בבדיקות כגון בדיקת CT או צילום רנטגן.
תהודה מגנטית נובעת מתכונה קוונטית של חלקיקים הנקראת ספין.
תהודה קולית או אקוסטית
ה תְהוּדָהמְצַלצֵל זה קורה כאשר מקור פולט מצליח לפלוט גלים בתדרים קרובים מאוד לתדר התנודה הטבעי של מקלט. תדר טבעי זה, המכונה גם תדר יסודי, מתאים למספר התנודות בשנייה המסוגלים לייצר תוֹרַת הַרמוֹנִיָהכלומר, תדרי גל המסוגלים להפריע לעצמם באופן קונסטרוקטיבי, וליצור עלייה משמעותית באמפליטודה שלהם.
בְּ ציונימחזות זמר הם דוגמאות ל תוֹרַת הַרמוֹנִיָה. כל תו מוזיקלי מתאים להרמונית, וכל הרמוניה היא כפולה של תדירותבסיסי של הכלי. אנו קוראים לתדר היסודי א קטן יותרתדירות מסוגל לייצר גלים עומדים על כלי נגינה.
קח לדוגמא את התהודה במיתרי גיטרה: אם נשלוט במשיכה המופעלת על המיתר, התרופפות או מושכים את הטיונרים שלו ואת אורכו, לוחצים עליו באחד הריבועים שלו, נוכל לבחור את ההרמוניה שתהיה מיוצר. ההפקה של הרמוניות אלו מתרחשת כאשר אנו מניחים את המיתר לתנודה. באותו רגע מתפשטים שני גלים לאורך החבל בכיוונים מנוגדים. כאשר משתקפים בקצות החבל, הגלים הללו להוסיףשֶׁלְךָאמפליטודות (מכונה תופעה זו הַפרָעָה). רטט זה מועבר לאחר מכן לאוויר, ומייצר צליל של תווים מוזיקליים.
ה תדירותבסיסי של מיתר גיטרה ניתן לחשב באמצעות הביטוי המתמטי הבא:
ו - תדר הרמוני
לא - מספר הרמוני
ל - אורך החבל
ו - מתיחה המופעלת על החבל
μ - צפיפות ליניארית של המיתר
M – מסת חבלים
התדרים המופקים על ידי מיתרי הגיטרה נקבעים על ידי צְפִיפוּתליניארי (μ) של המיתר, לפי ה גרירה אשר מוחל עליו (ו) ועל ידיו אורך (L).
ראה גם: מה זה הד והדהוד?
ה תְהוּדָה צליל קורה גם ב כליםבלנשוף. למכשירים אלו יש חלל תהודה הנקרא צינורנשמע. ישנם שני סוגים של צינורות קול: לִפְתוֹחַ ו סָגוּר. בעוד שלצינורות קול סגורים אחד מקצוותיהם סגור, לצינורות קול פתוחים יש פתח משני הצדדים.
בצינורות הקול, ה גלי קול הם משקפים את קירות הצינור ומהדהדים, מייצרים הרמוניות. החישוב שבו אנו משתמשים כדי לקבוע את התדר הנפלט מצינור קול תלוי אם הצינור הזה פתוח או סגור. שעון:
ו - תדר הרמוני
v - מהירות הקול באוויר
לא - מספר הרמוני
ל - אורך צינור
תראהגַם: למד לבנות כלי נשיפה משלך.
באמצעות המשוואות המוצגות לעיל, נוכל לקבוע בקלות אילו אורכים של צינור צליל סגור מייצרים הרמוניות. לשם כך, יש צורך להשתמש במנגנון ניסוי כמו זה באיור הבא:
מכשיר זה מורכב ממאגר מים המתקשר עם צינור הקול דרך צינור קטן. על ידי שינוי גובה המאגר, ניתן לשלוט באורך הצינור. ואז פשוט לגשת ל-א מזלג כוונון רוטט מצינור זה, משנה את גובה המאגר עד שמבחינים בעלייה ברורה בעוצמת הקול. לפיכך, ניתן יהיה לדעת אילו אורכי צינור מביאים לתהודה, וכתוצאה מכך, לייצור הרמוניות.
תראהגַם: דע את ההבדלים בין עוצמה, גוון וצליל.
ניסוי ידוע נוסף הוא ניסוי שכולל שבירת כוס תוך כדי שירת תווים מוזיקליים מסוימים. זה אפשרי רק כשאנחנו שרים בדיוק ב- תדירותבסיסי או ב מרובות את התדר הזה. אם גירוי הקול נמשך מספיק זמן, המולקולות בכוס יתנדנדו באמפליטודות גדולות יותר עד שהכוס תישבר.
כדי ששתי כוסות זהות יהדהדו, אנחנו רק צריכים לייצר רטט באחת מהן, שתועבר באוויר לכוס השכנה.
מאתי רפאל הלרברוק
