Резонанс — це фізичне явище, яке виникає, коли до системи прикладено силу з частота рівна або дуже близька до основної частоти цієї системи. Резонанс викликає а збільшення амплітуди коливання більші, ніж коливання, викликані іншими частотами.
Простим прикладом, який ми можемо навести, є резонанс механічних систем. Щоб покласти рівновагу в стан спокою, щоб коливатися, цікаво, що ми прикладаємо до нього силу періодично всякий раз, коли вона знаходиться на найвищій точці. Зробивши це, система перейде на коливатисявамплітудикоженповоротбільший. Однак, якщо сила прикладена з іншою частотою, ми не матимемо однакової ефективності в подачі енергії до цього балансу.
Резонансні види
Існує кілька видів резонансу: механіка, дзвінкий,електричний,магнітні, оптичні. Перегляньте кілька прикладів:
Механічний резонанс: застосування сил у коливальній рівновазі, що змушує її коливатися зі збільшенням амплітуд.
Резонансзвук: виробництво гармоніки за допомогою музичних інструментів.
Резонанселектричний: електричні схеми, що використовуються в телевізорах, радіоприймачах і мобільних телефонах, використовують конденсатори та індуктори, які можна налаштувати на резонанс із частотами радіохвиль. Таким чином можна вловлювати і збільшувати амплітуду цих хвиль, відтворюючи міститься в них інформацію.
Магнітний резонанс: цей тип резонансу виникає, коли до атомних ядер прикладається статичне магнітне поле високої інтенсивності. Потім коливальне магнітне поле змушує магнітні поля протонів резонувати, випромінюючи випромінювання, здатне створювати чіткі зображення різних типів тканин.
Резонансоптика: з'являється у відбивних порожнинах і може використовуватися для збільшення амплітуди світла, створюючи світлові промені високої інтенсивності, такі як лазерний.
магнітний резонанс
THE резонансмагнітний це фізичне явище квантового походження, яке виникає завдяки властивості протонів і електронів, яка називається спина. О спина Це вид магнітне поле внутрішня присутність у кількох частинках. Коли ці частинки піддаються впливу інтенсивного зовнішнього магнітного поля, їх обертається вибудовуватися за формою паралельні або навпаки до зовнішнього магнітного поля, випромінюючи при цьому невелику кількість енергії, яку можна виявити сучасними магнітно-резонансними приладами. Ці тести можуть бути використані для отримання деталей внутрішньої структури органів і тканин, які неможливо побачити на таких тестах, як КТ або рентген.
Магнітний резонанс виникає внаслідок квантової властивості частинок, яка називається спіном.
Звуковий або акустичний резонанс
THE резонансдзвінкий це відбувається, коли джерело випромінювання вдається випромінювати хвилі на частотах, дуже близьких до частоти власних коливань приймача. Ця власна частота, також відома як основна частота, відповідає числу коливань за секунду, здатних створити гармоніки, тобто хвильових частот, здатних конструктивно заважати самі собі, спричиняючи значне збільшення їх амплітуди.
В оцінкимюзиклів є прикладами гармоніки. Кожна музична нота відповідає гармоніці, а кожна гармоніка кратна її частотафундаментальний інструменту. Основну частоту ми називаємо а меншийчастота здатний виробляти стоячі хвилі на музичному інструменті.
Візьмемо, наприклад, резонанс у гітарних струнах: якщо ми контролюємо силу тяги на струні, ослаблення або потягнувши його тюнери і його довжину, натиснувши на один із квадратів, ми можемо вибрати гармоніку, яка буде вироблено. Вироблення цих гармонік відбувається, коли ми змушуємо струну коливатися. У цей момент уздовж мотузки в протилежних напрямках поширюються дві хвилі. При відображенні кінцями мотузки ці хвилі складативашамплітуди (це явище називається втручання). Ця вібрація потім передається в повітря, створюючи звучання музичних нот.
THE частотафундаментальний гітарної струни можна обчислити за допомогою наступного математичного виразу:
f – частота гармоній
немає – номер гармоніки
Л – довжина мотузки
Ф – тяга, накладена на канат
μ – лінійна щільність струни
м – канатна маса
Частоти, створювані гітарними струнами, визначаються щільністьлінійний (μ) рядка, на тяги який наноситься на нього (F) і його довжина (L).
Дивіться також: Що таке ехо і реверберація?
THE резонанс звук також відбувається в інструментивудар. Ці інструменти мають резонансну порожнину, яка називається трубазвук. Існує два типи звукових труб: відчинено і зачинено. У той час як у закритих звукових трубок один з кінців закритий, у відкритих звукових трубок є отвір з обох сторін.
У звукових трубках, звукові хвилі вони відбиваються від стінок трубки і резонують, створюючи гармоніки. Розрахунок, який ми використовуємо для визначення частоти, що випромінює звукова трубка, залежить від того, відкрита ця трубка чи закрита. Дивитися:
f – частота гармоній
v – швидкість звуку в повітрі
немає – номер гармоніки
Л – довжина трубки
Подивітьсятакож: Навчіться будувати свій власний духовий інструмент.
Використовуючи наведені вище рівняння, ми можемо легко визначити, які довжини закритої звукової трубки створюють гармоніки. Для цього необхідно використовувати експериментальний прилад, як на малюнку:
Цей пристрій складається з резервуара для води, який повідомляється зі звуковою трубкою через невеликий шланг. Змінюючи висоту резервуара, можна контролювати довжину трубки. Тоді просто підійдіть до a камертон вібруючи від цієї трубки, змінюючи висоту водойми, поки не буде помічено явне збільшення інтенсивності звуку. Таким чином, можна буде дізнатися, які довжини трубок призводять до резонансу і, отже, до вироблення гармонік.
Подивітьсятакож: Знайте відмінності між гучністю, тембром і висотою звуку.
Ще один добре відомий експеримент – це розбиття скла під час виконання певних музичних нот. Це можливо лише тоді, коли ми співаємо точно в частотафундаментальний або в а множинні цю частоту. Якщо звуковий подразник тримається досить довго, молекули в чашці коливатимуться з все більшою амплітудою, поки чашка не розіб’ється.
Щоб дві однакові чашки резонували, нам просто потрібно створити вібрацію в одній з них, яка буде передаватися по повітрю до сусідньої чашки.
Від мене Рафаель Хелерброк
