Rezonansas yra fizinis reiškinys, atsirandantis, kai jėga veikia sistemą su dažnis lygus arba labai artimas pagrindiniam tos sistemos dažniui. Rezonansas sukelia a amplitudės padidėjimas svyravimai, didesni nei sukeliami kitų dažnių.
Paprastas pavyzdys, kurį galime pateikti, yra mechaninių sistemų rezonansas. Kad pusiausvyra ramybės būsenoje svyruotų, įdomu tai, kad mes naudojame jėgą periodiškai kai tik jis yra aukščiausiame taške. Tai padarius, sistema persijungs į svyruotiinamplitudėskiekvienapasuktididesnis. Tačiau jei jėga bus taikoma skirtingu dažniu, energijos tiekimo į tą balansą efektyvumas nebus toks pat.
Rezonanso tipai
Yra keletas rezonanso tipų: mechanika, skambus,elektrinis,magnetinis, optinis. Peržiūrėkite keletą pavyzdžių:
Mechaninis rezonansas: jėgų taikymas virpesių pusiausvyroje, todėl jis svyruoja didėjant amplitudei.
Rezonansasgarsas: gamyba harmonikų muzikos instrumentais.
Rezonansaselektrinis: televizoriuose, radijo imtuvuose ir mobiliuosiuose telefonuose naudojamose elektros grandinėse naudojami kondensatoriai ir induktoriai, kuriuos galima sureguliuoti taip, kad jie rezonuotų su radijo bangų dažniais. Tokiu būdu galima užfiksuoti ir padidinti šių bangų amplitudę, atkuriant jose esančią informaciją.
Magnetinis rezonansas: šio tipo rezonansas atsiranda, kai atomo branduoliams taikomas statinis, didelio intensyvumo magnetinis laukas. Tada svyruojantis magnetinis laukas sukelia protonų magnetinių laukų rezonansą, skleidžiančią spinduliuotę, galinčią sukurti ryškius įvairių tipų audinių vaizdus.
Rezonansasoptika: atsiranda atspindinčiose ertmėse ir gali būti naudojamas padidinti šviesos amplitudę, sukuriant didelio intensyvumo šviesos pluoštus, pvz. lazeris.
magnetinis rezonansas
THE rezonansasmagnetinis yra kvantinės kilmės fizikinis reiškinys, atsirandantis dėl protonų ir elektronų savybės, vadinamos suktis. O suktis Tai rūšis magnetinis laukas būdingas keliose dalelėse. Kai šias daleles veikia intensyvus išorinis magnetinis laukas, jų sukasi išsirikiuoti pagal formą lygiagrečiai arba priešingas į išorinį magnetinį lauką, skleidžiant nedidelį kiekį energijos, kurią gali aptikti šiuolaikiniai magnetinio rezonanso prietaisai. Šie testai gali būti naudojami norint pateikti išsamią informaciją apie organų ir audinių vidinę struktūrą, kurios negalima matyti atliekant tokius tyrimus kaip kompiuterinė tomografija ar rentgeno spinduliai.
Magnetinis rezonansas atsiranda dėl dalelių kvantinės savybės, vadinamos sukimu.
Garso arba akustinis rezonansas
THE rezonansasskambus tai atsitinka, kai skleidžiantis šaltinis sugeba skleisti bangas, kurių dažnis yra labai artimas imtuvo natūraliam virpesių dažniui. Šis natūralus dažnis, dar žinomas kaip pagrindinis dažnis, atitinka svyravimų skaičių per sekundę, galintį sukelti harmonikų, tai yra bangų dažniai, galintys konstruktyviai trukdyti patys sau ir žymiai padidinti jų amplitudę.
At pažymiųmiuziklai yra pavyzdžiai harmonikų. Kiekviena muzikinė nata atitinka harmoniką, o kiekviena harmonika yra jos kartotinis dažnisesminis instrumento. Pagrindiniu dažniu vadiname a mažesnisdažnis galintis gaminti stovinčios bangos ant muzikos instrumento.
Paimkime, pavyzdžiui, gitaros stygų rezonansą: jei kontroliuojame stygos trauką, atsipalaidavimą ar traukdami jo derintuvus ir jo ilgį, paspaudę viename iš jo kvadratų, galime pasirinkti harmoniką, kuri bus pagaminta. Šios harmonikos susidaro, kai stygas pradeda svyruoti. Tuo metu dvi bangos sklinda išilgai lyno priešingomis kryptimis. Kai atsispindi virvės galai, šios bangos Pridėtitavoamplitudės (šis reiškinys vadinamas trukdžių). Tada ši vibracija perduodama į orą, sukuriant muzikinių natų garsą.
THE dažnisesminis gitaros stygos dydis gali būti apskaičiuojamas naudojant šią matematinę išraišką:
f – harmoninis dažnis
ne – harmoninis skaičius
L – virvės ilgis
F – lynui taikoma trauka
μ – stygos linijinis tankis
m – virvių masė
Gitaros stygų sukuriamus dažnius lemia tankislinijinis (μ) eilutės pagal trauka kuris taikomas ant jo (F) ir jo ilgio (L).
Taip pat žiūrėkite: Kas yra aidas ir reverbas?
THE rezonansas taip pat skamba garsas instrumentaiinsmūgis. Šie instrumentai turi rezonansinę ertmę, vadinamą vamzdisgarsas. Yra dviejų tipų garso vamzdžiai: atviras ir uždaryta. Nors uždarų garso vamzdžių vienas jų galas yra uždarytas, atvirų garso vamzdžių anga yra iš abiejų pusių.
Garso vamzdeliuose, garso bangos jie atsispindi nuo vamzdžio sienelių ir rezonuoja, sukurdami harmoniką. Skaičiavimas, kuriuo nustatome garso vamzdžio skleidžiamą dažnį, priklauso nuo to, ar tas vamzdis yra atviras ar uždarytas. Žiūrėti:
f – harmoninis dažnis
v – garso greitis ore
ne – harmoninis skaičius
L - vamzdžio ilgis
Žiūrėktaip pat: Išmok susikurti savo pučiamąjį instrumentą.
Naudodami aukščiau pateiktas lygtis, galime lengvai nustatyti, kurie uždaro garso vamzdžio ilgiai sukuria harmonikas. Tam reikia naudoti tokį eksperimentinį aparatą, kaip parodyta paveikslėlyje:
Šį aparatą sudaro vandens rezervuaras, kuris per nedidelę žarną susisiekia su garso vamzdeliu. Keičiant rezervuaro aukštį, galima reguliuoti vamzdžio ilgį. Tada tiesiog prieikite prie a kamertonas vibruojant iš šio vamzdžio, keičiant rezervuaro aukštį, kol pastebimas aiškus garso intensyvumo padidėjimas. Taigi bus galima sužinoti, kurie vamzdžių ilgiai sukelia rezonansą ir, atitinkamai, harmonikų gamybą.
Žiūrėktaip pat: Žinokite garsumo, tembro ir aukščio skirtumus.
Kitas gerai žinomas eksperimentas yra toks, kai dainuojant tam tikras muzikines natas išdaužiamas stiklas. Tai įmanoma tik tada, kai dainuojame tiksliai dažnisesminis arba a daugkartinis kad dažnis. Jei garso dirgiklis palaikomas pakankamai ilgai, molekulės puodelyje svyruos vis didesnėmis amplitudėmis, kol puodelis sulūžs.
Kad rezonuotų du identiški puodeliai, tereikia viename iš jų sukurti vibraciją, kuri oru persiduos į gretimą puodelį.
Aš. Rafaelis Helerbrockas