Resonantie is een natuurkundig fenomeen dat optreedt wanneer een kracht wordt uitgeoefend op een systeem met frequentie gelijk aan of zeer dicht bij de grondfrequentie van dat systeem. De resonantie veroorzaakt a toename in amplitude oscillatie groter is dan die veroorzaakt door andere frequenties.
Een eenvoudig voorbeeld dat we kunnen geven is de resonantie van mechanische systemen. Om een balans in rust te brengen om te oscilleren, is het interessant dat we er een kracht op uitoefenen periodiek wanneer het op zijn hoogste punt is. Door dit te doen, zal het systeem overschakelen naar: oscillereninamplitudeselkdraaigroter. Als de kracht echter met een andere frequentie wordt uitgeoefend, zullen we niet dezelfde efficiëntie hebben bij het leveren van energie aan die balans.
Resonantietypes
Er zijn verschillende soorten resonantie: mechanica, sonoor,elektrisch,magnetisch, optisch. Bekijk enkele voorbeelden:
Mechanische resonantie: toepassing van krachten in een oscillerende balans, waardoor deze oscilleert met toenemende amplituden.
Resonantiegeluid: productie van harmonischen door muziekinstrumenten.
Resonantieelektrisch: elektrische circuits die worden gebruikt in televisies, radio's en mobiele telefoons gebruiken condensatoren en inductoren die kunnen worden afgestemd om te resoneren met de frequenties van radiogolven. Op deze manier is het mogelijk om de amplitude van deze golven vast te leggen en te vergroten, en de daarin vervatte informatie te reproduceren.
Magnetische resonantie: dit type resonantie ontstaat wanneer een statisch magnetisch veld met hoge intensiteit wordt toegepast op atoomkernen. Vervolgens zorgt een oscillerend magnetisch veld ervoor dat de magnetische velden van de protonen resoneren, waardoor straling wordt uitgezonden die scherpe beelden van verschillende soorten weefsel kan produceren.
Resonantieoptiek: verschijnt in reflecterende holtes en kan worden gebruikt om de amplitude van licht te vergroten, waardoor lichtstralen met hoge intensiteit worden geproduceerd, zoals de laser.
magnetische resonantie
DE resonantiemagnetisch is een natuurkundig fenomeen van kwantumoorsprong dat ontstaat door een eigenschap die aanwezig is in protonen en elektronen genaamd draaien. O draaien Het is een soort van magnetisch veld intrinsiek aanwezig in verschillende deeltjes. Wanneer deze deeltjes worden blootgesteld aan een intens extern magnetisch veld, draait line-up in vorm parallel of tegenover naar het externe magnetische veld, waarbij tijdens het proces een kleine hoeveelheid energie wordt uitgestraald, die kan worden gedetecteerd door moderne magnetische resonantie-apparaten. Deze tests kunnen worden gebruikt om details te geven over de interne structuur van organen en weefsels die niet zichtbaar zijn op tests zoals een CT-scan of röntgenfoto.
Magnetische resonantie komt voort uit een kwantumeigenschap van deeltjes die spin wordt genoemd.
Geluid of akoestische resonantie
DE resonantiesonoor het gebeurt wanneer een emitterende bron erin slaagt golven uit te zenden met frequenties die zeer dicht bij de natuurlijke oscillatiefrequentie van een ontvanger liggen. Deze natuurlijke frequentie, ook wel grondfrequentie genoemd, komt overeen met het aantal trillingen per seconde dat kan worden geproduceerd harmonischen, dat wil zeggen golffrequenties die in staat zijn zichzelf constructief te verstoren, waardoor hun amplitude aanzienlijk toeneemt.
Bij cijfersmusicals zijn voorbeelden van harmonischen. Elke muzieknoot komt overeen met een harmonische, en elke harmonische is een veelvoud van de frequentiefundamenteel van het instrument. We noemen de grondfrequentie a kleinerfrequentie in staat om te produceren staande golven op een muziekinstrument.
Neem bijvoorbeeld de resonantie in gitaarsnaren: als we de tractie regelen die op de snaar wordt uitgeoefend, losmaken of door zijn stemmers te trekken, en zijn lengte, door hem in een van zijn vierkanten te drukken, kunnen we de harmonische selecteren die zal zijn geproduceerd. De productie van deze harmonischen gebeurt wanneer we de snaar laten oscilleren. Op dat moment planten zich twee golven in tegengestelde richting langs het touw voort. Wanneer gereflecteerd door de uiteinden van het touw, deze golven optellenjouwamplitudes (dit fenomeen heet interferentie). Deze trilling wordt vervolgens doorgegeven aan de lucht, waardoor het geluid van muzieknoten wordt geproduceerd.
DE frequentiefundamenteel van een gitaarsnaar kan worden berekend met behulp van de volgende wiskundige uitdrukking:
F – harmonische frequentie
Nee – harmonisch getal
L – lengte touw
F – tractie toegepast op het touw
μ – lineaire dichtheid van de snaar
m – touw massa
De frequenties die door de gitaarsnaren worden geproduceerd, worden bepaald door de dichtheidlineair (μ) van de string, door de tractie die erop wordt toegepast (F) en door zijn lengte (L).
Zie ook: Wat is echo en reverb?
DE resonantie geluid gebeurt ook in instrumenteninblazen. Deze instrumenten hebben een resonantieholte genaamd pijpgeluid. Er zijn twee soorten geluidsbuizen: open en gesloten. Terwijl gesloten geluidsbuizen een van hun uiteinden gesloten hebben, hebben open geluidsbuizen een opening aan beide zijden.
In de geluidsbuizen is de geluidsgolven ze weerkaatsen op de buiswanden en resoneren, waardoor harmonischen worden geproduceerd. De berekening die we gebruiken om de frequentie te bepalen die een geluidsbuis uitzendt, hangt af van of die buis open of gesloten is. Kijk maar:
F – harmonische frequentie
v – geluidssnelheid in de lucht
Nee – harmonisch getal
L – buislengte
Kijkook: Leer je eigen blaasinstrument bouwen.
Met behulp van de bovenstaande vergelijkingen kunnen we eenvoudig bepalen welke lengtes van een gesloten geluidsbuis harmonischen produceren. Daarvoor is het nodig een experimenteel apparaat te gebruiken zoals in de volgende afbeelding:
Dit apparaat bestaat uit een waterreservoir dat via een kleine slang in verbinding staat met de geluidsbuis. Door de hoogte van het reservoir te veranderen, is het mogelijk om de lengte van de buis te regelen. Benader dan gewoon een stemvork trillend vanuit deze buis, verandert de hoogte van het reservoir totdat een duidelijke toename van de geluidsintensiteit wordt opgemerkt. Zo zal het mogelijk zijn om te weten welke buislengtes resulteren in resonantie en dus in de productie van harmonischen.
Kijkook: Ken de verschillen tussen luidheid, timbre en toonhoogte.
Een ander bekend experiment is het breken van een glas terwijl je bepaalde muzieknoten zingt. Dit kan alleen als we precies zingen in de frequentiefundamenteel of in een meerdere die frequentie. Als de geluidsstimulus lang genoeg wordt volgehouden, zullen de moleculen in de beker in steeds grotere amplituden oscilleren totdat de beker breekt.
Om twee identieke kopjes te laten resoneren, hoeven we alleen maar een trilling te produceren in een van hen, die door de lucht naar de naburige beker wordt overgebracht.
Door mij Rafael Helerbrock