Rezonanță vs Frecvența naturală
Rezonanța și frecvența naturală sunt două subiecte foarte importante discutate în cadrul subiectului unde și vibrații. De asemenea, joacă un rol vital în domenii precum teoria circuitelor, managementul dezastrelor, inginerie și chiar științele vieții. Acest articol va încerca să discute aceste două fenomene, semnificația lor, asemănările lor și, în final, diferențele lor.
Frecvența naturală
Fiecare sistem are o proprietate numită frecvență naturală. Frecvența naturală a unui sistem este foarte importantă; este frecvența pe care o va urma sistemul, dacă sistemul este prevăzut cu o mică oscilație. Evenimente precum cutremurele și vânturile pot distruge obiectele cu aceeași frecvență naturală ca și evenimentul în sine. Este foarte important să înțelegem și să măsurați frecvența naturală a unui sistem pentru a-l proteja de astfel de dezastre naturale. Frecvența naturală este direct legată de rezonanță. Va fi explicat mai târziu. Sistemele precum clădirile, circuitele electronice și electrice, sistemele optice, sistemele de sunet și chiar sistemele biologice au frecvențe naturale. Ele pot fi sub formă de impedanță, oscilație sau suprapunere în funcție de sistem.
Rezonanță
Când un sistem (de exemplu: un pendul) primește o mică oscilație, acesta va începe să se balanseze. Frecvența cu care se balansează este frecvența naturală a sistemului. Acum imaginați-vă o forță externă periodică aplicată sistemului. Frecvența acestei forțe externe nu este neapărat similară cu frecvența naturală a sistemului. Această forță va încerca să oscileze sistemul la frecvența forței. Acest lucru creează un model neuniform. O parte din energie din forța externă este absorbită de sistem. Acum să luăm în considerare cazul în care frecvențele sunt aceleași. În acest caz, pendulul se va oscila liber cu energia maximă absorbită din forța externă. Aceasta se numește rezonanță. În acest caz, chiar dacă pendulul și forța nu ar fi în aceeași fază, pendulul s-ar adapta în cele din urmă la faza forței. Aceasta este o oscilație forțată. Deoarece pendulul absoarbe cea mai mare cantitate de energie la rezonanță, amplitudinea pendulului este maximă la rezonanță. Acesta este pericolul pe care îl aduc cutremurele și furtunile. Să presupunem că frecvența naturală a unei clădiri este aceeași cu cea a cutremurului, clădirea se va balansa cu cea mai mare amplitudine, în cele din urmă, se va prăbuși. Există, de asemenea, o stare de rezonanță în circuitele LCR. Impedanța oricărei combinații LCR depinde de frecvența curentului alternativ. Rezonanța are loc la impedanța minimă. Frecvența corespunzătoare frecvenței minime este frecvența de rezonanță. La cea mai mare impedanță, se spune că sistemul este antirezonant. Această rezonanță și anti-rezonanță sunt utilizate pe scară largă în circuitele de reglare și, respectiv, în circuitele de filtrare.
Care este diferența dintre rezonanță și frecvența naturală?
• Frecvența naturală este o proprietate a unui sistem.
• Rezonanța este un eveniment care are loc atunci când un sistem este prevăzut cu forța periodică externă care are frecvența naturală.
• Frecvența naturală poate fi calculată pentru un sistem.
• Amplitudinea forței furnizate determină amplitudinea rezonanței.
