Rezonancia je fyzikálny jav, ku ktorému dochádza pri pôsobení sily na systém s frekvencia rovná alebo veľmi blízka základnej frekvencii tohto systému. Rezonancia spôsobuje a zvýšenie amplitúdy kmitanie väčšie ako je spôsobené inými frekvenciami.
Jednoduchý príklad, ktorý môžeme uviesť, je rezonancia mechanických systémov. Aby sa rovnováha dostala do pokoja, aby oscilovala, je zaujímavé, že na ňu pôsobíme silou pravidelne vždy, keď je v najvyššom bode. Týmto spôsobom sa systém prepne na oscilovaťvamplitúdykaždýotočiťväčší. Ak sa však sila aplikuje s inou frekvenciou, nebudeme mať rovnakú účinnosť pri dodávaní energie do tejto rovnováhy.
Typy rezonancie
Existuje niekoľko typov rezonancie: mechanika, zvučný,elektrický,magnetické, optické. Pozrite si niekoľko príkladov:
Mechanická rezonancia: pôsobenie síl v oscilačnej rovnováhe, čo spôsobuje, že osciluje so zvyšujúcimi sa amplitúdami.
Rezonanciazvuk: výroba harmonické hudobnými nástrojmi.
Rezonanciaelektrický: elektrické obvody používané v televízoroch, rádiách a mobilných telefónoch používajú kondenzátory a induktory, ktoré možno naladiť tak, aby rezonovali s frekvenciami rádiových vĺn. Týmto spôsobom je možné zachytiť a zvýšiť amplitúdu týchto vĺn a reprodukovať informácie v nich obsiahnuté.
Magnetická rezonancia: tento typ rezonancie vzniká, keď sa na atómové jadrá aplikuje statické magnetické pole vysokej intenzity. Potom oscilujúce magnetické pole spôsobí, že magnetické polia protónov rezonujú a vyžarujú žiarenie schopné vytvárať ostré obrazy rôznych typov tkanív.
Rezonanciaoptika: sa objavuje v reflexných dutinách a môže sa použiť na zvýšenie amplitúdy svetla, čím sa vytvárajú svetelné lúče s vysokou intenzitou, ako napr. laser.
magnetická rezonancia
THE rezonanciamagnetické je fyzikálny jav kvantového pôvodu, ktorý vzniká v dôsledku vlastnosti prítomnej v protónoch a elektrónoch tzv točiť. O točiť Ide o druh magnetické pole vlastný prítomný v niekoľkých časticiach. Keď sú tieto častice vystavené intenzívnemu vonkajšiemu magnetickému poľu, ich sa točí zarovnať do tvaru paralelný alebo opak do vonkajšieho magnetického poľa, pričom sa pri tom vyžaruje malé množstvo energie, ktorú je možné detegovať modernými prístrojmi magnetickej rezonancie. Tieto testy sa môžu použiť na poskytnutie podrobností o vnútornej štruktúre orgánov a tkanív, ktoré nie je možné vidieť pri testoch, ako je CT vyšetrenie alebo röntgen.
Magnetická rezonancia vzniká z kvantovej vlastnosti častíc nazývanej spin.
Zvuková alebo akustická rezonancia
THE rezonanciazvučný stáva sa to vtedy, keď vysielací zdroj dokáže vyžarovať vlny s frekvenciami veľmi blízkymi frekvencii vlastných kmitov prijímača. Táto vlastná frekvencia, tiež známa ako základná frekvencia, zodpovedá počtu oscilácií za sekundu, ktoré sú schopné produkovať harmonické, to znamená vlnové frekvencie schopné konštruktívne zasahovať do seba, čím dochádza k výraznému zvýšeniu ich amplitúdy.
O ročníkovmuzikály sú príklady harmonické. Každá hudobná nota zodpovedá harmonickej a každá harmonická je násobkom harmonickej frekvenciazásadný nástroja. Základnú frekvenciu nazývame a menšiefrekvencia schopný produkovať stojaté vlny na hudobnom nástroji.
Zoberme si napríklad rezonanciu v gitarových strunách: ak kontrolujeme trakciu aplikovanej na strunu, uvoľnenie resp potiahnutím jeho ladičiek a jeho dĺžky, stlačením v jednom z jeho štvorcov, môžeme vybrať harmonickú, ktorá bude vyrobené. Produkcia týchto harmonických nastane, keď uvedieme strunu do oscilácie. V tom momente sa po lane šíria dve vlny v opačných smeroch. Pri odraze od koncov lana tieto vlny sčítaťtvojamplitúdy (tento jav sa nazýva rušenie). Táto vibrácia sa potom prenáša do vzduchu a vytvára zvuk hudobných nôt.
THE frekvenciazásadný struny gitary možno vypočítať pomocou nasledujúceho matematického výrazu:
f – harmonická frekvencia
č – harmonické číslo
L - dĺžka lana
F – ťah pôsobiaci na lano
μ – lineárna hustota struny
m – lanová hmota
Frekvencie produkované gitarovými strunami sú určené hustotalineárne (μ) reťazca podľa trakcia ktorá je na nej nanesená (F) a jej dĺžka (L).
Pozri tiež: Čo je to echo a reverb?
THE rezonancia zvuk sa tiež vyskytuje v nástrojovvfúkať. Tieto nástroje majú rezonančnú dutinu tzv rúrazvuk. Existujú dva typy zvukových trubíc: otvorené a zatvorené. Zatiaľ čo uzavreté akustické trubice majú jeden koniec uzavretý, otvorené akustické trubice majú otvor na oboch stranách.
Vo zvukových trubiciach je zvukové vlny odrážajú sa od stien trubice a rezonujú, čím vytvárajú harmonické. Výpočet, ktorý používame na určenie frekvencie vyžarovanej zvukovou trubicou, závisí od toho, či je trubica otvorená alebo zatvorená. Sledujte:
f – harmonická frekvencia
v - rýchlosť zvuku vo vzduchu
č – harmonické číslo
L - dĺžka trubice
Pozritiež: Naučte sa postaviť si vlastný dychový nástroj.
Pomocou vyššie uvedených rovníc môžeme ľahko určiť, ktoré dĺžky uzavretej zvukovej trubice vytvárajú harmonické. Na to je potrebné použiť experimentálne zariadenie, ako je to na nasledujúcom obrázku:
Toto zariadenie pozostáva zo zásobníka vody, ktorý komunikuje so zvukovou trubicou pomocou malej hadice. Zmenou výšky zásobníka je možné ovládať dĺžku trubice. Potom sa len priblížte k a ladička vibrovaním z tejto trubice, zmenou výšky zásobníka, kým nezaznamenáte zreteľné zvýšenie intenzity zvuku. Tak bude možné vedieť, ktoré dĺžky elektrónok vedú k rezonancii a následne k produkcii harmonických.
Pozritiež: Poznať rozdiely medzi hlasitosťou, zafarbením a výškou tónu.
Ďalším známym experimentom je ten, ktorý zahŕňa rozbitie pohára pri spievaní určitých hudobných nôt. To je možné len vtedy, keď spievame presne v frekvenciazásadný alebo v a viacnásobné tú frekvenciu. Ak je zvukový stimul dostatočne dlhý, molekuly v pohári budú oscilovať v stále väčších amplitúdach, až kým sa pohár nerozbije.
Aby dve rovnaké šálky rezonovali, stačí v jednej z nich vyvolať vibráciu, ktorá sa vzduchom prenesie do susednej šálky.
Odo mňa, Rafael Helerbrock
