Rezonancija u odnosu na prirodnu frekvenciju
Rezonancija i prirodna frekvencija dvije su vrlo važne teme o kojima se raspravlja pod temom valovi i vibracije. Također igra vitalnu ulogu u poljima kao što su teorija sklopova, upravljanje katastrofama, inženjerstvo pa čak i znanosti o životu. Ovaj će članak pokušati raspravljati o ova dva fenomena, njihovom značaju, sličnostima i konačno njihovim razlikama.
prirodna frekvencija
Svaki sustav ima svojstvo koje se zove prirodna frekvencija. Prirodna frekvencija sustava vrlo je važna; to je frekvencija koju će sustav slijediti ako se sustavu omogući mala oscilacija. Događaji kao što su potresi i vjetrovi mogu razoriti objekte s istom prirodnom frekvencijom kao i sam događaj. Vrlo je važno razumjeti i mjeriti prirodnu frekvenciju sustava kako bismo ga zaštitili od takvih prirodnih katastrofa. Prirodna frekvencija izravno je povezana s rezonancijom. Kasnije će biti objašnjeno. Sustavi kao što su zgrade, elektronički i električni krugovi, optički sustavi, zvučni sustavi, pa čak i biološki sustavi imaju prirodne frekvencije. Mogu biti u obliku impedancije, oscilacije ili superpozicije ovisno o sustavu.
Rezonancija
Kada se sustav (npr. njihalo) malo oscilira, počet će se njihati. Frekvencija kojom se njiše je prirodna frekvencija sustava. Sada zamislite periodičnu vanjsku silu koja se primjenjuje na sustav. Frekvencija ove vanjske sile ne mora nužno biti slična prirodnoj frekvenciji sustava. Ova sila će pokušati oscilirati sustav na frekvenciju sile. To stvara neravnomjeran uzorak. Dio energije vanjske sile apsorbira sustav. Razmotrimo sada slučaj kada su frekvencije iste. U tom slučaju, visak će se slobodno njihati uz maksimalnu energiju apsorbiranu od vanjske sile. To se zove rezonancija. U tom slučaju, čak i da njihalo i sila nisu u istoj fazi, njihalo bi se na kraju prilagodilo fazi sile. Ovo je prisilna oscilacija. Budući da njihalo apsorbira najveću količinu energije u rezonanciji, amplituda njihala je najveća u rezonanciji. To je opasnost koju nose potresi i oluje. Pretpostavimo da je prirodna frekvencija zgrade ista kao i frekvencija potresa, zgrada će se zaljuljati s najvećom amplitudom i na kraju će se srušiti. U LCR krugovima također postoji stanje rezonancije. Impedancija bilo koje LCR kombinacije ovisi o frekvenciji alternativne struje. Rezonancija se odvija pri minimalnoj impedanciji. Frekvencija koja odgovara minimalnoj frekvenciji je rezonantna frekvencija. Pri najvećoj impedanciji za sustav se kaže da je antirezonantan. Ova rezonancija i antirezonancija naširoko se koriste u krugovima za ugađanje i krugovima filtera.
Koja je razlika između rezonancije i prirodne frekvencije?
• Prirodna frekvencija je svojstvo sustava.
• Rezonancija je događaj koji se događa kada sustavu djeluje vanjska periodična sila koja ima prirodnu frekvenciju.
• Prirodna frekvencija može se izračunati za sustav.
• Amplituda dovedene sile određuje amplitudu rezonancije.
