Резонанс это физическое явление, которое возникает, когда сила прикладывается к системе с частота равна или очень близка к основной частоте этой системы. Резонанс вызывает увеличение амплитуды колебания больше, чем вызванные другими частотами.
Простой пример, который мы можем привести, - это резонанс механических систем. Чтобы поставить баланс в состояние покоя, чтобы колебаться, интересно, что мы прикладываем к нему силу. периодически всякий раз, когда он находится в самой высокой точке. При этом система переключится на колебатьсявамплитудыкаждыйпеременабольше. Однако, если сила применяется с другой частотой, у нас не будет такой же эффективности в подаче энергии на этот баланс.
Типы резонанса
Различают несколько типов резонанса: механика, звонкий,электрическиймагнитный, оптический. Ознакомьтесь с некоторыми примерами:
Механический резонанс: приложение сил в колебательном весе, заставляющее его колебаться с возрастающей амплитудой.
Резонансзвук: изготовление гармоники музыкальными инструментами.
Резонансэлектрический: В электрических цепях, используемых в телевизорах, радиоприемниках и сотовых телефонах, используются конденсаторы и катушки индуктивности, которые можно настроить так, чтобы они резонировали с частотами радиоволн. Таким образом можно улавливать и увеличивать амплитуду этих волн, воспроизводя содержащуюся в них информацию.
Магнитный резонанс: этот тип резонанса возникает, когда к атомным ядрам прикладывается статическое магнитное поле высокой интенсивности. Затем колеблющееся магнитное поле заставляет магнитные поля протонов резонировать, испуская излучение, способное создавать четкие изображения различных типов тканей.
Резонансоптика: появляется в отражающих полостях и может использоваться для увеличения амплитуды света, создавая световые лучи высокой интенсивности, такие как лазер.
магнитный резонанс
В резонансмагнитный это физическое явление квантового происхождения, которое возникает из-за свойства протонов и электронов, называемого вращаться. О вращаться Это разновидность магнитное поле внутренне присутствует в нескольких частицах. Когда эти частицы подвергаются воздействию сильного внешнего магнитного поля, их спины выстроиться в форму параллельный или противоположный к внешнему магнитному полю, выделяя при этом небольшое количество энергии, которое может быть обнаружено современными устройствами магнитного резонанса. Эти тесты могут использоваться для получения деталей внутренней структуры органов и тканей, которые нельзя увидеть при таких тестах, как компьютерная томография или рентген.
Магнитный резонанс возникает из-за квантового свойства частиц, называемого спином.
Звуковой или акустический резонанс
В резонансзвонкий это происходит, когда излучающий источник может излучать волны на частотах, очень близких к собственной частоте колебаний приемника. Эта собственная частота, также известная как основная частота, соответствует количеству колебаний в секунду, способных производить гармоники, то есть частоты волн, способные конструктивно мешать сами себе, вызывая значительное увеличение их амплитуды.
В оценкимюзиклы являются примерами гармоники. Каждая музыкальная нота соответствует гармонике, а каждая гармоника кратна частотафундаментальный инструмента. Мы называем основную частоту a меньшечастота в состоянии производить стоячие волны на музыкальном инструменте.
Возьмем, к примеру, резонанс в гитарных струнах: если мы контролируем тягу, прилагаемую к струне, ослабление или ослабление струны. потянув за его тюнеры, и его длину, нажав на один из квадратов, мы можем выбрать гармонику, которая будет произведено. Эти гармоники возникают, когда мы заставляем струну колебаться. В этот момент по веревке распространяются две волны в противоположных направлениях. Отражаясь концами веревки, эти волны складыватьвашамплитуды (это явление называется вмешательство). Затем эта вибрация передается в воздух, производя звук музыкальных нот.
В частотафундаментальный гитарной струны можно рассчитать, используя следующее математическое выражение:
ж - частота гармоники
нет - номер гармоники
L - длина веревки
F - тяга на канате
μ - линейная плотность струны
м - масса каната
Частоты, воспроизводимые гитарными струнами, определяются плотностьлинейный (μ) строки тяга который применяется к нему (F) и его длина (L).
Смотрите также: Что такое эхо и реверберация?
В резонанс звук также бывает в инструментывдуть. Эти инструменты имеют резонансную полость, называемую трубказвук. Есть два типа звуковых трубок: открытым а также закрыто. В то время как у закрытых звуковых трубок один из концов закрыт, у открытых звуковых трубок есть отверстия с обеих сторон.
В звуковых трубках звуковые волны они отражаются от стенок трубки и резонируют, создавая гармоники. Расчет, который мы используем для определения частоты, излучаемой звуковой трубкой, зависит от того, открыта эта трубка или закрыта. Смотреть:
ж - частота гармоники
v - скорость звука в воздухе
нет - номер гармоники
L - длина трубки
Смотретьтакже: Научитесь создавать свой собственный духовой инструмент.
Используя приведенные выше уравнения, мы можем легко определить, какая длина закрытой звуковой трубки производит гармоники. Для этого необходимо использовать экспериментальный прибор, подобный изображенному на следующем рисунке:
Этот аппарат состоит из резервуара для воды, который сообщается со звуковой трубкой через небольшой шланг. Изменяя высоту резервуара, можно контролировать длину трубки. Тогда просто подойдите к камертон вибрируя из этой трубки, меняя высоту резервуара до тех пор, пока не будет замечено явное увеличение интенсивности звука. Таким образом, можно будет узнать, какие длины трубок приводят к резонансу и, как следствие, к образованию гармоник.
Смотретьтакже: Знайте разницу между громкостью, тембром и высотой звука.
Еще один известный эксперимент - это разбивание стакана во время пения определенных музыкальных нот. Это возможно только тогда, когда мы поем точно в частотафундаментальный или в несколько та частота. Если звуковой стимул сохраняется достаточно долго, молекулы в чашке будут колебаться с еще большей амплитудой, пока чашка не разобьется.
Чтобы две одинаковые чашки резонировали, нам просто нужно создать в одной из них вибрацию, которая будет передаваться по воздуху на соседнюю чашку.
Автор: Рафаэль Хелерброк