Rezonans a częstotliwość naturalna
Rezonans i częstotliwość drgań własnych to dwa bardzo ważne tematy omawiane w ramach tematu fale i wibracje. Odgrywa również istotną rolę w takich dziedzinach, jak teoria obwodów, zarządzanie katastrofami, inżynieria, a nawet nauki przyrodnicze. W tym artykule spróbujemy omówić te dwa zjawiska, ich znaczenie, podobieństwa i wreszcie różnice.
Naturalna frekwencja
Każdy system ma właściwość zwaną częstotliwością drgań własnych. Częstotliwość drgań własnych systemu jest bardzo ważna; jest to częstotliwość, którą system będzie podążał, jeśli system będzie wyposażony w niewielkie oscylacje. Zdarzenia, takie jak trzęsienia ziemi i wiatry, mogą spowodować zniszczenie obiektów o tej samej częstotliwości naturalnej, co samo zdarzenie. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć i zmierzyć naturalną częstotliwość systemu w celu ochrony go przed takimi klęskami żywiołowymi. Częstotliwość drgań własnych jest bezpośrednio związana z rezonansem. Zostanie to wyjaśnione później. Systemy takie jak budynki, obwody elektroniczne i elektryczne, systemy optyczne, systemy dźwiękowe, a nawet systemy biologiczne mają częstotliwości naturalne. Mogą mieć postać impedancji, oscylacji lub superpozycji w zależności od systemu.
Rezonans
Kiedy układ (np. Wahadło) zostanie poddany niewielkiej oscylacji, zacznie się kołysać. Częstotliwość, z jaką się kołysze, jest naturalną częstotliwością systemu. Teraz wyobraź sobie okresową siłę zewnętrzną działającą na system. Częstotliwość tej siły zewnętrznej niekoniecznie jest podobna do częstotliwości drgań własnych systemu. Siła ta będzie próbowała oscylować system do częstotliwości siły. Tworzy to nierówny wzór. Część energii z siły zewnętrznej jest pochłaniana przez system. Rozważmy teraz przypadek, w którym częstotliwości są takie same. W takim przypadku wahadło będzie się swobodnie kołysać z maksymalną energią pochłoniętą z siły zewnętrznej. Nazywa się to rezonansem. W tym przypadku, nawet gdyby wahadło i siła nie były w tej samej fazie, wahadło ostatecznie dostosowałoby się do fazy siły. To jest wymuszona oscylacja. Ponieważ wahadło pochłania największą ilość energii w rezonansie, amplituda wahadła jest maksymalna w rezonansie. Na tym polega niebezpieczeństwo, jakie niosą ze sobą trzęsienia ziemi i burze. Załóżmy, że naturalna częstotliwość budynku jest taka sama jak podczas trzęsienia ziemi, budynek będzie się kołysał z najwyższą amplitudą i ostatecznie się zawali. W obwodach LCR występuje również stan rezonansu. Impedancja dowolnej kombinacji LCR zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów.amplituda wahadła jest maksymalna w rezonansie. Na tym polega niebezpieczeństwo, jakie niosą ze sobą trzęsienia ziemi i burze. Załóżmy, że naturalna częstotliwość budynku jest taka sama, jak częstotliwość trzęsienia ziemi, budynek będzie się kołysał z najwyższą amplitudą i ostatecznie się zawali. W obwodach LCR występuje również stan rezonansu. Impedancja dowolnej kombinacji LCR zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów.amplituda wahadła jest maksymalna w rezonansie. Na tym polega niebezpieczeństwo, jakie niosą ze sobą trzęsienia ziemi i burze. Załóżmy, że naturalna częstotliwość budynku jest taka sama jak podczas trzęsienia ziemi, budynek będzie się kołysał z najwyższą amplitudą i ostatecznie się zawali. W obwodach LCR występuje również stan rezonansu. Impedancja dowolnej kombinacji LCR zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów. Załóżmy, że naturalna częstotliwość budynku jest taka sama, jak częstotliwość trzęsienia ziemi, budynek będzie się kołysał z najwyższą amplitudą i ostatecznie się zawali. W obwodach LCR występuje również stan rezonansu. Impedancja dowolnej kombinacji LCR zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów. Załóżmy, że naturalna częstotliwość budynku jest taka sama, jak częstotliwość trzęsienia ziemi, budynek będzie się kołysał z najwyższą amplitudą i ostatecznie się zawali. W obwodach LCR występuje również stan rezonansu. Impedancja dowolnej kombinacji LCR zależy od częstotliwości prądu przemiennego. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów. Rezonans zachodzi przy minimalnej impedancji. Częstotliwość odpowiadająca częstotliwości minimalnej to częstotliwość rezonansowa. Mówi się, że przy najwyższej impedancji system jest antyrezonansowy. Ten rezonans i antyrezonans jest szeroko stosowany odpowiednio w obwodach strojenia i obwodach filtrów.
Jaka jest różnica między rezonansem a częstotliwością naturalną?
• Częstotliwość drgań własnych jest właściwością systemu.
• Rezonans to zdarzenie, które występuje, gdy system jest zasilany zewnętrzną siłą okresową o częstotliwości drgań własnych.
• Częstotliwość drgań własnych można obliczyć dla systemu.
• Amplituda dostarczonej siły określa amplitudę rezonansu.
