Resonanca proti naravni frekvenci
Resonanca in naravna frekvenca sta dve zelo pomembni temi, o katerih razpravljamo pod temo valovi in vibracije. Prav tako ima ključno vlogo na področjih, kot so teorija vezij, obvladovanje nesreč, inženiring in celo znanosti o življenju. Ta članek bo poskušal obravnavati ta dva pojava, njun pomen, njune podobnosti in nazadnje njune razlike.
Naravna frekvenca
Vsak sistem ima lastnost, imenovano naravna frekvenca. Naravna frekvenca sistema je zelo pomembna; je frekvenca, ki ji bo sistem sledil, če ima sistem majhno nihanje. Dogodki, kot so potresi in vetrovi, lahko povzročijo uničenje objektov z enako naravno frekvenco kot dogodek sam. Zelo pomembno je razumeti in izmeriti naravno frekvenco sistema, da ga zaščitimo pred takšnimi naravnimi nesrečami. Naravna frekvenca je neposredno povezana z resonanco. Pojasnjeno bo kasneje. Sistemi, kot so zgradbe, elektronska in električna vezja, optični sistemi, zvočni sistemi in celo biološki sistemi, imajo lastne frekvence. Lahko so v obliki impedance, nihanja ali superpozicije, odvisno od sistema.
Resonance
Ko sistem (npr.: nihalo) rahlo zaniha, bo začel nihati. Frekvenca, s katero niha, je naravna frekvenca sistema. Zdaj si predstavljajte periodično zunanjo silo, ki deluje na sistem. Frekvenca te zunanje sile ni nujno podobna naravni frekvenci sistema. Ta sila bo poskušala zanihati sistem na frekvenco sile. To ustvari neenakomeren vzorec. Sistem absorbira nekaj energije zunanje sile. Zdaj pa razmislimo o primeru, ko so frekvence enake. V tem primeru bo nihalo prosto nihalo z največjo absorbirano energijo zunanje sile. To se imenuje resonanca. V tem primeru, tudi če nihalo in sila ne bi bila v isti fazi, bi se nihalo sčasoma prilagodilo fazi sile. To je prisilno nihanje. Ker nihalo absorbira največjo količino energije pri resonanci, je amplituda nihala največja pri resonanci. To je nevarnost, ki jo prinašajo potresi in neurja. Recimo, da je naravna frekvenca zgradbe enaka frekvenci potresa, stavba bo zanihala z največjo amplitudo in se na koncu zrušila. V vezjih LCR obstaja tudi resonančno stanje. Impedanca katere koli kombinacije LCR je odvisna od frekvence alternativnega toka. Resonanca poteka pri minimalni impedanci. Frekvenca, ki ustreza minimalni frekvenci, je resonančna frekvenca. Pri najvišji impedanci naj bi bil sistem antiresonančen. Ta resonanca in anti-resonanca se pogosto uporabljata v vezjih za uglaševanje oziroma filtrskih vezjih.
Kakšna je razlika med resonanco in lastno frekvenco?
• Naravna frekvenca je lastnost sistema.
• Resonanca je dogodek, ki se pojavi, ko je sistem zagotovljen z zunanjo periodično silo, ki ima lastno frekvenco.
• Naravno frekvenco je mogoče izračunati za sistem.
• Amplituda dovedene sile določa amplitudo resonance.
