Rezonanse ir fiziska parādība, kas rodas, ja sistēmai tiek pielikts spēks ar biežums vienāds ar šīs sistēmas pamatfrekvenci vai ļoti tuvu tai. Rezonanse izraisa a amplitūdas palielināšanās svārstības, kas ir lielākas par citu frekvenču izraisītajām svārstībām.
Vienkāršs piemērs, ko varam sniegt, ir mehānisko sistēmu rezonanse. Lai līdzsvars būtu miera stāvoklī, lai svārstītos, ir interesanti, ka mēs pieliekam tam spēku periodiski vienmēr, kad tas atrodas visaugstākajā punktā. To darot, sistēma pārslēgsies uz svārstītiesiekšāamplitūdaskatrspagriezienslielāks. Tomēr, ja spēks tiek pielietots ar atšķirīgu frekvenci, mums nebūs tādas pašas efektivitātes enerģijas piegādē šim līdzsvaram.
Rezonanses veidi
Ir vairāki rezonanses veidi: mehānika, skanīgs,elektriskā,magnētiskais, optiskais. Apskatiet dažus piemērus:
Mehāniskā rezonanse: spēku pielietošana svārstību līdzsvarā, izraisot tā svārstības ar pieaugošām amplitūdām.
Rezonanseskaņa: ražošana harmonikas ar mūzikas instrumentiem.
Rezonanseelektrisks:
elektriskajās ķēdēs, ko izmanto televizoros, radio un mobilajos tālruņos, tiek izmantoti kondensatori un induktori, kurus var noregulēt tā, lai tie rezonētu ar radioviļņu frekvencēm. Tādā veidā ir iespējams notvert un palielināt šo viļņu amplitūdu, reproducējot tajos ietverto informāciju.Magnētiskā rezonanse: šāda veida rezonanse rodas, ja uz atomu kodoliem tiek pielietots statisks augstas intensitātes magnētiskais lauks. Tad oscilējošs magnētiskais lauks izraisa protonu magnētisko lauku rezonansi, izstarojot starojumu, kas spēj radīt asus dažādu audu veidu attēlus.
Rezonanseoptika: parādās atstarojošos dobumos, un to var izmantot, lai palielinātu gaismas amplitūdu, radot augstas intensitātes gaismas starus, piemēram, lāzers.
magnētiskā rezonanse
THE rezonansemagnētisks ir kvantu izcelsmes fiziska parādība, kas rodas protonos un elektronos esošās īpašības dēļ, ko sauc spin. O spin Tā ir suga magnētiskais lauks raksturīgs vairākās daļiņās. Kad šīs daļiņas tiek pakļautas intensīvam ārējam magnētiskajam laukam, to griežas ierindojas formā paralēli vai pretī ārējam magnētiskajam laukam, izstarojot šajā procesā nelielu enerģijas daudzumu, ko var noteikt ar mūsdienu magnētiskās rezonanses ierīcēm. Šos testus var izmantot, lai sniegtu informāciju par orgānu un audu iekšējo struktūru, ko nevar redzēt tādos testos kā CT skenēšana vai rentgena starojums.
Magnētiskā rezonanse rodas no daļiņu kvantu īpašībām, ko sauc par spinu.
Skaņas vai akustiskā rezonanse
THE rezonanseskanīgs tas notiek, ja izstarojošam avotam izdodas izstarot viļņus frekvencēs, kas ir ļoti tuvas uztvērēja dabiskajai svārstību frekvencei. Šī dabiskā frekvence, kas pazīstama arī kā pamata frekvence, atbilst svārstību skaitam sekundē, kas spēj radīt harmonikas, tas ir, viļņu frekvences, kas spēj konstruktīvi traucēt sevi, radot ievērojamu to amplitūdas pieaugumu.
Plkst pakāpesmūzikli ir piemēri harmonikas. Katra mūzikas nots atbilst harmonikai, un katra harmonika ir tās daudzkārtnis biežumsfundamentāli no instrumenta. Mēs saucam pamata frekvenci a mazāksbiežums spēj ražot stāvošie viļņi uz mūzikas instrumenta.
Ņemiet, piemēram, ģitāras stīgu rezonansi: ja mēs kontrolējam stīgai pielikto vilci, atslābināšanu vai pavelkot tā skaņotājus un tā garumu, nospiežot to vienā no tā kvadrātiem, mēs varam izvēlēties harmoniku, kas tiks ražots. Šo harmoniku veidošanās notiek, kad mēs noliekam virkni svārstīties. Tajā brīdī pa virvi izplatās divi viļņi pretējos virzienos. Atspoguļojot virves gali, šie viļņi saskaitītjūsuamplitūdas (šo parādību sauc iejaukšanās). Pēc tam šī vibrācija tiek pārraidīta gaisā, radot mūzikas nošu skaņu.
THE biežumsfundamentāli ģitāras stīgu var aprēķināt, izmantojot šādu matemātisko izteiksmi:
f - harmoniskā frekvence
Nē - harmoniskais skaitlis
L – virves garums
F – uz virves pieliktā vilce
μ – stīgas lineārais blīvums
m – virvju masa
Ģitāras stīgu radītās frekvences nosaka blīvumslineārs (μ) no virknes, ko vilce kas tiek uzklāts uz tā (F) un ar to garums (L).
Skatīt arī: Kas ir atbalss un reverbs?
THE rezonanse skaņa notiek arī iekšā instrumentiiekšātrieciens. Šiem instrumentiem ir rezonanses dobums, ko sauc cauruleskaņu. Ir divu veidu skaņas caurules: atvērts un slēgts. Kamēr slēgtām skaņas caurulēm viens no galiem ir aizvērts, atvērtām skaņas caurulēm ir atvere abās pusēs.
Skaņas caurulēs, skaņas viļņi tie atspīd no caurules sienām un rezonē, radot harmonikas. Aprēķins, ko mēs izmantojam skaņas caurules izstarotās frekvences noteikšanai, ir atkarīgs no tā, vai šī caurule ir atvērta vai aizvērta. Skatīties:
f - harmoniskā frekvence
v - skaņas ātrums gaisā
Nē - harmoniskais skaitlis
L - caurules garums
Skatiesarī: Iemācieties izveidot savu pūšaminstrumentu.
Izmantojot iepriekš parādītos vienādojumus, mēs varam viegli noteikt, kuri slēgtas skaņas caurules garumi rada harmonikas. Šim nolūkam ir nepieciešams izmantot eksperimentālo aparātu, piemēram, attēlā redzamo:
Šī iekārta sastāv no ūdens rezervuāra, kas savienojas ar skaņas cauruli caur nelielu šļūteni. Mainot rezervuāra augstumu, iespējams kontrolēt caurules garumu. Tad vienkārši pieejiet pie a kamertonis vibrējot no šīs caurules, mainot rezervuāra augstumu, līdz tiek pamanīts skaidrs skaņas intensitātes pieaugums. Tādējādi būs iespējams uzzināt, kādi cauruļu garumi rada rezonansi un līdz ar to harmoniku veidošanos.
Skatiesarī: Uzziniet atšķirības starp skaļumu, tembru un augstumu.
Vēl viens labi zināms eksperiments ir tāds, ka, dziedot noteiktas mūzikas notis, tiek izsists stikls. Tas ir iespējams tikai tad, ja mēs dziedam precīzi biežumsfundamentāli vai a vairākas šī frekvence. Ja skaņas stimuls tiek uzturēts pietiekami ilgi, molekulas kausā svārstās arvien lielākā amplitūdā, līdz kauss saplīst.
Lai atbalsotos divi identiski krūzes, mums tikai vienā no tiem jāizraisa vibrācija, kas pa gaisu tiks pārnesta uz blakus esošo krūzi.
Es. Rafaels Helerbroks
