Çfarë është rezonanca shkurtimisht? Blog "trajtimi në shtëpi"

Fenomeni i rezonancës kuptohet si një rritje e menjëhershme e amplitudës së dridhjeve të një objekti nën ndikimin e një burimi të jashtëm energjie të një natyre periodike ndikimi me një vlerë të ngjashme të frekuencës.

Në artikull do të shqyrtojmë natyrën e shfaqjes së rezonancës duke përdorur shembullin e një lavjerrës mekanik (matematikor), një qark elektrik lëkundës dhe një rezonator magnetik bërthamor. Për të paraqitur më lehtë proceset fizike, artikulli shoqërohet me inserte të shumta në formën e shembujve praktik. Qëllimi i artikullit është të shpjegojë në një nivel primitiv fenomenin e rezonancës në zona të ndryshme të shfaqjes së tij pa formula matematikore.

Modeli më i thjeshtë që mund të tregojë qartë lëkundjet është një lavjerrës i thjeshtë, ose më mirë një lavjerrës matematikor. Lëkundjet ndahen në të lira dhe të detyruara. Fillimisht, energjia që vepron në lavjerrës siguron lëkundje të lira në trup pa praninë e një burimi të jashtëm të energjisë së ndikimit të ndryshueshëm. Kjo energji mund të jetë ose kinetike ose potenciale.

Këtu nuk ka rëndësi se sa fort ose jo lëkundet vetë lavjerrësi - koha e kaluar për të udhëtuar në rrugën e tij në drejtimet përpara dhe të kundërt mbetet e pandryshuar. Për të shmangur keqkuptimet me zbutjen e lëkundjeve për shkak të fërkimit me ajrin, vlen të theksohet se për lëkundjet e lira duhet të plotësohen kushtet për kthimin e lavjerrësit në pikën e ekuilibrit dhe mungesën e fërkimit.

Por frekuenca, nga ana tjetër, varet drejtpërdrejt nga gjatësia e fillit të lavjerrësit. Sa më i shkurtër të jetë filli, aq më i lartë është frekuenca dhe anasjelltas.

Frekuenca natyrore e një trupi që lind nën ndikimin e një force të aplikuar fillimisht quhet frekuencë rezonante.

Të gjithë trupat që karakterizohen nga dridhjet i kryejnë ato me një frekuencë të caktuar. Për të ruajtur dridhjet e pamposhtura në trup, është e nevojshme të sigurohet "ushqyerja" e vazhdueshme periodike e energjisë. Kjo arrihet me ekspozimin ndaj dridhjeve të njëkohshme të trupit të një force konstante me një periudhë të caktuar. Kështu, dridhjet që lindin në trup nën ndikimin e një force periodike nga jashtë quhen të detyruara.

Në një moment në ndikimet e jashtme, ndodh një kërcim i mprehtë në amplitudë. Ky efekt ndodh nëse periudhat e dridhjeve të brendshme të trupit përkojnë me periudhat e forcës së jashtme dhe quhet rezonancë. Që të ndodhë rezonanca, mjaftojnë vlera shumë të vogla të burimeve të jashtme të ndikimit, por me kushtin e detyrueshëm të përsëritjes në kohë. Natyrisht, kur bëni llogaritjet aktuale në kushte tokësore, nuk duhet harruar veprimin e forcave të fërkimit dhe rezistencës së ajrit në sipërfaqen e trupit.

Shembuj të thjeshtë të rezonancës nga jeta

Le të fillojmë me një shembull të shfaqjes së rezonancës që secili prej nesh ka hasur - kjo është një lëkundje e zakonshme në një shesh lojrash.

Rezonanca e lëkundjes

Në situatën me një lëkundje për fëmijë, në momentin që dora aplikon forcë duke kaluar një nga dy pikat më të larta simetrike, ndodh një kërcim në amplitudë me një rritje përkatëse të energjisë së dridhjes. Në jetën e përditshme, të dashuruarit e vokalit mund të vëzhgonin fenomenin e rezonancës në banjë.

Rezonancë akustike e tingullit kur këndoni në banjë

Kushdo që këndon në një banjë me pllaka, me siguri e ka vënë re se si ndryshon tingulli. Valët e zërit të reflektuara në pllakat në hapësirën e mbyllur të banjës bëhen më të forta dhe më të qëndrueshme. Por jo të gjitha notat e këngës së vokalistit preken nga ky efekt, por vetëm ato që rezonojnë në një rrahje me frekuencën rezonante të tingullit të ajrit.

Për secilin nga rastet e mësipërme të shfaqjes së rezonancës, ekziston një energji e jashtme emocionuese: në rastin e një lëkundjeje, një shtytje elementare me dorë, që përkon me fazën e lëkundjes së lëkundjes, dhe në rastin e një efekti akustik në banjë, një zëri i personit, frekuencat individuale të të cilit përkonin me frekuenca të caktuara të ajrit.

Rezonanca e tingullit të një gote - përvojë në shtëpi

Ky eksperiment mund të bëhet në shtëpi. Kërkon një gotë kristali dhe një dhomë të mbyllur pa zhurmë të jashtme për një perceptim të ndjeshëm të efektit akustik. Ne e lëvizim gishtin e lagur me ujë përgjatë skajit të xhamit me përshpejtime periodike "të rreckosura". Gjatë lëvizjeve të tilla, mund të vëzhgoni shfaqjen e një tingulli zileje. Ky efekt ndodh për shkak të transferimit të energjisë së lëvizjes, frekuenca e vibrimit të së cilës përkon me frekuencën natyrore të dridhjeve të xhamit.

Dështimi i urës për shkak të rezonancës - rasti i urës Tacoma

Të gjithë ata që kanë shërbyer në ushtri e mbajnë mend se si, kur kalonin në formacion nëpër një urë, u dëgjua komanda nga komandanti: "Vazhdoni hapin!" Pse ishte e pamundur të marshonim në hapat e mbyllur nëpër urë? Rezulton se kur kalojnë në formacion nëpër një urë dhe njëkohësisht ngrenë këmbën e tyre të drejtuar në nivelin e gjurit, ushtarakët ulin rrafshin e shputës me një rrahje me një përpjekje që shoqërohet me një shuplakë karakteristike.

Hapi i personelit ushtarak shkrihet në një rrahje të vetme, duke krijuar një energji të papritur të aplikuar të jashtme për urën me një sasi të caktuar dridhjeje. Nëse frekuenca natyrore e dridhjeve të urës përkon me dridhjen e hapit të ushtarëve "në hap", do të ndodhë një rezonancë, energjia e së cilës mund të çojë në efekte shkatërruese në strukturën e urës.

Edhe pse rastet e shkatërrimit të plotë të urës nuk janë regjistruar kur ushtarët kalonin në hapa të mbyllur, rasti më i famshëm është shkatërrimi i Urës Tacoma mbi Tacoma Narrows në shtetin Uashington, SHBA në vitin 1940.

Një nga arsyet e mundshme të shkatërrimit është rezonanca mekanike, e cila u ngrit për shkak të koincidencës së frekuencës së rrjedhës së erës me frekuencën e brendshme natyrore të urës.

Rezonanca e rrymës në qarqet elektrike

Nëse në mekanikë fenomeni i rezonancës mund të shpjegohet relativisht thjesht, atëherë në elektricitet gjithçka nuk mund të shpjegohet me gishta. Për të kuptuar, kërkohen njohuri bazë të fizikës së energjisë elektrike. Rezonanca e krijuar në një qark elektrik mund të ndodhë nëse ekziston një qark oscilues. Cilat elemente nevojiten për të krijuar një qark oscilues në një rrjet elektrik? Para së gjithash, qarku duhet të lidhet me një burim të energjisë elektrike.

Në një rrjet elektrik, qarku më i thjeshtë oscilues përbëhet nga një kondensator dhe një induktor.

Një kondensator, i përbërë nga dy pllaka metalike të ndara nga izolatorë dielektrikë, është i aftë të ruajë energji elektrike. Një spirale induktiviteti e bërë në formën e kthesave në formë spirale të një përcjellësi elektrik ka një pronë të ngjashme.

Lidhja e ndërsjellë e një kondensatori dhe një induktori në një rrjet elektrik, duke formuar një qark oscilues, mund të jetë paralel ose serik. Në video-tutorialin e mëposhtëm, jepet një shembull i një metode të ndërrimit sekuencial për të demonstruar rezonancën.

Luhatjet në rrymën elektrike brenda qarkut ndodhin nën ndikimin e energjisë elektrike. Sidoqoftë, jo të gjitha sinjalet hyrëse, ose më saktë frekuencat e tyre, shërbejnë si burim rezonancë, por vetëm ato, frekuenca e të cilave përkon me frekuencën rezonante të qarkut. Pjesa tjetër, duke mos marrë pjesë në proces, shtypet në rrjedhën e përgjithshme të sinjalit. Është e mundur të rregullohet frekuenca rezonante duke ndryshuar vlerat e kapacitetit të kondensatorit dhe induktivitetin e spirales.

Duke iu rikthyer fizikës së rezonancës në dridhjet mekanike, ajo është veçanërisht e theksuar në vlerat minimale të forcave të fërkimit. Treguesi i fërkimit krahasohet në një qark elektrik me rezistencën, një rritje në të cilën çon në ngrohjen e përcjellësit për shkak të shndërrimit të energjisë elektrike në energjinë e brendshme të përcjellësit. Prandaj, si në rastin e mekanikës, në një qark elektrik oshilator rezonanca shprehet qartë në rezistencë të ulët aktive.

Një shembull i rezonancës elektrike gjatë akordimit të marrësve TV dhe radio

Ndryshe nga rezonanca në mekanikë, e cila mund të ndikojë negativisht në materialet strukturore deri në pikën e shkatërrimit, për qëllime elektrike përdoret gjerësisht për qëllime të dobishme funksionale. Një shembull i aplikimit është akordimi i programeve televizive dhe radiofonike në marrës.

Valët e radios me frekuencë të përshtatshme arrijnë në antenat marrëse dhe shkaktojnë luhatje të vogla elektrike. Më pas, sinjali, duke përfshirë të gjithë grupin e programeve të transmetimit, hyn në amplifikator. I sintonizuar në një frekuencë specifike në përputhje me vlerën e kapacitetit të rregullueshëm të kondensatorit, qarku oscilues merr vetëm atë sinjal, frekuenca e të cilit përkon me të tijën.

Një qark oscilues është instaluar në marrësin e radios. Për të akorduar në një stacion, rrotulloni dorezën e kondensatorit të ndryshueshëm, duke ndryshuar pozicionin e pllakave të tij dhe në përputhje me rrethanat duke ndryshuar frekuencën rezonante të qarkut.

Kujtoni marrësin e radios analoge "Oqeani" nga koha e BRSS, çelësi i akordimit të kanalit në të cilin nuk është gjë tjetër veçse një rregullator për ndryshimin e kapacitetit të një kondensatori, pozicioni i të cilit ndryshon frekuencën rezonante të qarkut.

Rezonanca magnetike bërthamore

Disa lloje atomesh përmbajnë bërthama që mund të krahasohen me magnet në miniaturë. Nën ndikimin e një fushe magnetike të jashtme të fuqishme, bërthamat e atomeve ndryshojnë orientimin e tyre në përputhje me pozicionin relativ të fushës së tyre magnetike në lidhje me atë të jashtme. Një impuls elektromagnetik i jashtëm i fortë absorbohet nga atomi, duke rezultuar në riorientimin e tij. Sapo burimi i impulsit pushon së vepruari, bërthamat kthehen në pozicionet e tyre origjinale.

Bërthamat, në varësi të përkatësisë së tyre në një atom të veçantë, janë të afta të marrin energji në një gamë të caktuar frekuence. Ndryshimi i pozicionit të bërthamës ndodh në një hap me lëkundjet e jashtme të fushës elektromagnetike, e cila është arsyeja e shfaqjes së të ashtuquajturës rezonancë magnetike bërthamore (shkurtuar NMR). Në botën shkencore, ky lloj rezonance përdoret për të studiuar lidhjet atomike brenda molekulave komplekse. Metoda e rezonancës magnetike (MRI) e përdorur në mjekësi lejon që rezultatet e skanimit të organeve të brendshme të njeriut të shfaqen në një ekran për të bërë një diagnozë dhe për të përshkruar trajtimin.

Fusha magnetike e skanerit OMR, e formuar duke përdorur mbështjellje induktiviteti, krijon rrezatim me frekuencë të lartë nën ndikimin e të cilit hidrogjeni ndryshon orientimin e tij, me kusht që frekuencat e veta të përkojnë me atë të jashtme. Si rezultat i të dhënave të marra nga sensorët, në monitor formohet një imazh grafik.

Nëse krahasojmë metodat NMR dhe OMR në lidhje me rrezatimin, atëherë skanimi me një rezonator magnetik bërthamor është më pak i dëmshëm se OMR. Gjithashtu, në studimin e indeve të buta, teknologjia NMR ka treguar efikasitet më të madh në pasqyrimin e detajeve të zonës së indeve në studim.

Çfarë është spektrografia

Lidhja e ndërsjellë midis atomeve në një molekulë nuk është rreptësisht e ngurtë kur ajo ndryshon, molekula kalon në një gjendje dridhjeje. Frekuenca vibruese e lidhjeve të ndërsjella të atomeve ndryshon frekuencën rezonante të molekulave në përputhje me rrethanat. Duke përdorur rrezatimin e valëve elektromagnetike në spektrin IR, mund të shkaktohen dridhjet e mësipërme të lidhjeve atomike. Kjo metodë, e quajtur spektrografia infra të kuqe, përdoret në laboratorët shkencorë për të studiuar përbërjen e materialit në studim.

Efekti mekanik i rezonancës

Animacion

Përshkrimi

Rezonanca (R) është fenomeni i rritjes së amplitudës së lëkundjeve të detyruara në çdo sistem oscilues kur frekuenca e një ndikimi periodik të jashtëm i afrohet njërës prej frekuencave natyrore të lëkundjeve të sistemit.

Natyra e P varet ndjeshëm nga vetitë e sistemit oscilues. Rasti më i thjeshtë i P ndodh kur ka veprim periodik në një sistem linear, d.m.th. një sistem me parametra të pavarur nga gjendja e vetë sistemit. Një shembull i një sistemi linear me një shkallë lirie është një masë m e varur në një sustë dhe nën veprimin e një force harmonike F = F 0 cos (w t) (Fig. 1).

Lavjerrësi pranveror - sistem oscilues mekanik me një shkallë lirie

Oriz. 1

Ekuacioni i lëvizjes së një sistemi të tillë ka formën:

ma + bv + kx = F 0 cos (w t ), (1)

ku x është zhvendosja e masës m nga pozicioni i ekuilibrit;

v = dx / dt - shpejtësia e tij;

a = d 2 x / dt 2 - nxitimi;

k - koeficienti i elasticitetit të sustave;

b - koeficienti i fërkimit.

Shënim: një ekuacion i ngjashëm vlen për proceset osciluese në një qark elektrik që përbëhet nga induktiviteti L i lidhur në seri, kapaciteti C, rezistenca R dhe një burim i forcës elektromotore E, i cili ndryshon sipas një ligji harmonik.

Zgjidhja e ekuacionit (1), që korrespondon me lëkundjet e detyruara në gjendje të qëndrueshme, ka formën:

x = [ F 0 ¤ (k ((1 - w 2 ¤w 0 2 )2 + (b 2 ¤ m 2 )(w 2 ¤w 0 4 )) 1/2 ]cos (w t + j ), (2 )

ku w 0 është frekuenca natyrore e sistemit, për lëkundje të vogla w 0 2 = k ¤ m;

faza fillestare j mund të gjendet nga shprehja tan j = (b w )/(k (1- w 2 ¤w 0 2 )).

Me veprim të ngadaltë (w<< w 0 ) амплитуда смещений x 0 » F 0 ¤ k , т.е. смещение массы соответствует статическому растяжению пружины. С увеличением частоты воздействия амплитуда х 0 растет, и когда w приближается к значению частоты собственных колебаний системы w 0 , амплитуда вынужденных колебаний достигает максимума, т.е. наступает Р. Далее, с дальнейшим увеличением w , амплитуда монотонно убывает и при w ® Ґ амплитуда стремится к нулю. Амплитуду колебаний при Рможно найти из (2) при условии:

w = w 0 x 0 = F 0 ¤ (b w 0 ) = F 0 Q ¤ k ,

ku Q është faktori i cilësisë së sistemit oscilator.

Kështu, amplituda e lëkundjeve në P është më e madhe, aq më e ulët është amortizimi (fërkimi b) në sistem (Fig. 2).

Varësia e amplitudave të zhvendosjes nga frekuenca e ndikimit të jashtëm për vlera të ndryshme të koeficientit të fërkimit b

Oriz. 2

Shënim:

bi< bi-1 .

Në P, vendosen marrëdhënie të tilla fazore midis lëkundjeve natyrore të sistemit dhe forcës së jashtme harmonike që faza e forcës së jashtme përkon me fazën e shpejtësisë së lëkundjeve natyrore. Nga pikëpamja energjetike, kjo do të thotë se më së shumti energji i furnizohet sistemit.

Nëse një sistem linear i nënshtrohet një ndikimi të jashtëm jo harmonik, atëherë P ndodh vetëm kur spektri i frekuencës së këtij ndikimi përmban harmonikë me një frekuencë afër frekuencës natyrore të sistemit. Në një sistem linear me disa shkallë lirie, lëkundjet natyrore të të cilit mund të ndodhin me frekuenca të ndryshme (frekuenca natyrore, normale), P ndodh kur frekuenca e ndikimit të jashtëm përkon me ndonjë nga frekuencat natyrore. Nëse ka dy frekuenca natyrore mbizotëruese në sistem, kurba e rezonancës ka një pamje karakteristike "të dyfishtë me gunga" (Fig. 3a); në sistemet osciluese të përbëra nga një grup lidhjesh nga materiale të ndryshme me forma dhe prerje të ndryshme, si dhe me kushte të ndryshme kontakti, kurbat e rezonancës kanë një formë shumë komplekse (Fig. 3b).

Llojet e kurbave të rezonancës në sistemet osciluese në prani të dy frekuencave natyrore mbizotëruese (a) dhe në sistemet komplekse (b)

Oriz. 3

Karakteristikat e kohës

Koha e fillimit (log në -5 deri në 3);

Jetëgjatësia (log tc nga -3 në 5);

Koha e degradimit (log td nga -3 në 3);

Koha e zhvillimit optimal (log tk nga -1 në 1).

Diagrami:

Zbatimet teknike të efektit

Zbatimi teknik i efektit

Për të vëzhguar rezonancën mekanike, mjafton, për shembull, të përshpejtoni në një makinë pasagjerësh në një rrugë fshati me një "krehër" nga zero në rreth 60 km / orë. Në këtë rast, amplituda e dridhjeve të pezullimit (dhe, në përputhje me rrethanat, gjëmimi i trupit) do të rritet në afërsisht 40 km/h dhe do të ulet me një rritje të mëtejshme të shpejtësisë.

Kjo për faktin se afërsisht në dyzet, frekuenca e goditjes së rrotës në krehër përkon me frekuencën rezonante të pezullimit. Kjo e fundit mund të llogaritet duke matur distancën karakteristike midis kreshtave të krehrit dhe duke përcaktuar shpejtësinë e shoqëruar me dridhje maksimale duke përdorur shpejtësimatësin.

Aplikimi i një efekti

Në zbulimin e defektit, parimi i funksionimit të një matësi të trashësisë së detektorit të difektit bazohet në fenomenin P (Fig. 4).

Bllok diagrami i një matësi të trashësisë së detektorit rezonant të defektit

Oriz. 4

Emërtimet:

1 - gjenerator i lëkundjeve të moduluara nga frekuenca;

2 - gjenerator skanimi;

3 - filtër;

4 - përforcues;

6 - gjetës;

7 - produkt i kontrolluar;

8 - majat rezonante.

Një transduktor piezoceramic, i ngacmuar nga një gjenerator i moduluar me frekuencë, lëshon valë ultrasonike me frekuencë të ndryshme vazhdimisht në produkt. Në momentet e rezonancës, kur një numër i plotë i gjysmëvalëve përshtatet përgjatë trashësisë së produktit, amplituda e dridhjeve në objektin në studim rritet ndjeshëm; majat rezonante shfaqen në ekranin ose ekranin e oshiloskopit.

Në arkitekturë dhe ndërtim, dukuria P merret parasysh kur llogariten karakteristikat akustike të ambienteve (sallat e koncerteve, etj.). Në këtë rast, treguesit kryesorë janë të sigurojnë, me një kosto minimale të energjisë, forcë (intensitet) të mjaftueshëm të zërit në një spektër të caktuar të frekuencës dhe kohën e reverberimit të zërit, d.m.th. kohëzgjatja e zërit pas ndërprerjes së burimit të zërit, e përcaktuar nga faktori i cilësisë së sistemit oscilues. Duke përdorur fenomenin P, është gjithashtu e mundur të zbuten dridhjet e padëshiruara dhe të sigurohet izolimi i zërit. Për ta bërë këtë, në pjesë të caktuara të strukturave të bëra në formën e rezonatorëve vëllimorë (në të ashtuquajturën "fyt" të rezonatorit), vendoset një shtresë shtesë e materialit thithës të zërit. Gjithashtu, për të thithur në mënyrë efektive tingullin, përdoren pllaka ballore me zgavra rezonante.

Fenomeni P përdoret më gjerësisht në inxhinierinë radio. Siç u përmend më lart, ekziston një analogji e drejtpërdrejtë midis P mekanike dhe P në qarqet elektrike. Qarku më i thjeshtë oscilues (Fig. 5), i përbërë nga rezistenca aktive, kapaciteti dhe induktiviteti, ka një frekuencë natyrore të lëkundjeve elektromagnetike W 0.

Qarku oscilues elektromagnetik

Oriz. 5

Nëse në një qark të tillë përfshihet një burim i emf periodik. me frekuencë W, atëherë P ndodh në W ® W 0. Ky fenomen përdoret për të akorduar marrësit e radios me frekuencat bartëse të stacioneve të ndryshme radio duke ndryshuar frekuencën natyrore të qarkut (zakonisht duke rregulluar vlerën e kapacitetit).

Duhet të theksohet se në ndërtim, inxhinieri mekanike, aviacion dhe fusha të tjera të teknologjisë, R mekanika klasifikohet si fenomen i dëmshëm, pasi shfaqja e kushteve rezonante në disa raste mund të shkaktojë dridhje të padëshiruara të strukturave dhe strukturave me amplitudë të madhe; deformimet dhe zhvendosjet mund të arrijnë vlera kritike. Shfaqen efekte të konsiderueshme jolineare, të cilat mund të çojnë edhe në shkatërrimin e sistemit.

Fjala "rezonancë" përdoret nga njerëzit çdo ditë në mënyra të ndryshme. Ajo shqiptohet nga politikanët dhe prezantuesit televizivë, shkruhet nga shkencëtarët në veprat e tyre dhe studiohet nga nxënësit e shkollës në mësime. Kjo fjalë ka disa kuptime që lidhen me fusha të ndryshme të veprimtarisë njerëzore.

Nga vjen fjala rezonancë?

Ne të gjithë mësojmë se çfarë është rezonanca për herë të parë nga një kurs i fizikës shkollore. Në fjalorët shkencorë, këtij termi i jepet një shpjegim i hollësishëm nga pikëpamja e mekanikës, rrezatimit elektromagnetik, optikës, akustikës dhe astrofizikës.

Nga pikëpamja teknike, rezonanca është një fenomen i përgjigjes së një sistemi oscilues dhe jo një ndikim i jashtëm. Kur periudhat e ndikimit dhe reagimit të sistemit përkojnë, ndodh rezonanca - një rritje e mprehtë e amplitudës së lëkundjeve në fjalë.

Shembulli më i thjeshtë i rezonancës mekanike është dhënë në veprat e tij nga shkencëtari mesjetar Toricelli. Një përkufizim i saktë i fenomenit të rezonancës u dha nga Galileo Galilei në veprën e tij mbi lavjerrësit dhe tingujt e telave muzikore. Çfarë është rezonanca elektromagnetike, shpjeguar në 1808 nga James Maxwell, themeluesi i elektrodinamikës moderne.

Ju mund të zbuloni se çfarë është "rezonanca" jo vetëm në Wikipedia, por në botimet e mëposhtme të referencës:

tekstet e fizikës për klasat 7-11;
enciklopedi fizike;
fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik;
fjalor i fjalëve të huaja të gjuhës ruse;
enciklopedi filozofike.

Rezonancë në polemikë dhe retorikë

Fjala "rezonancë" mori një kuptim tjetër në fushën e shkencave shoqërore. Kjo fjalë i referohet reagimit të publikut ndaj një fenomeni të caktuar në jetën e njerëzve, një deklarate të caktuar ose një incidenti. Në mënyrë tipike, fjala "rezonancë" përdoret kur diçka bën që shumë njerëz të kenë një reagim të ngjashëm dhe shumë të fortë në të njëjtën kohë. Ekziston edhe një shprehje e përdorur zakonisht "rezonancë e gjerë publike", e cila është një klishe e të folurit. Është më mirë ta shmangni atë në fjalimin tuaj, me shkrim ose me gojë.

Në fjalorin filozofik, rezonanca interpretohet si një koncept që ka një kuptim figurativ dhe kuptohet si marrëveshje ose mendim i njëjtë i dy njerëzve, dy shpirtrave në dhembshuri, simpati ose antipati, simpati ose indinjatë.

Në kuptimin e "përgjigjes së fortë", "vlerësimit unanim", fjala rezonancë është shumë e popullarizuar nga politikanët, folësit dhe folësit. Ndihmon për të përcjellë një ngritje emocionale, një impuls unanim dhe për të theksuar rëndësinë e asaj që po ndodh.

Aty ku takojmë rezonancën

Në kuptimin e mirëfilltë, fjala rezonancë duhet të përdoret në lidhje me shumë procese natyrore që ndodhin rreth nesh. Të gjithë fëmijët që kalërojnë në një lëkundje të rregullt ose karusel në një shesh lojrash shfrytëzojnë rezonancën mekanike.

Amvisat, duke ngrohur ushqimin në mikrovalë, përdorin rezonancë elektromagnetike. Rrjeti i transmetimit televiziv dhe radio, funksionimi i telefonave celularë dhe wifi për internetin janë ndërtuar mbi parimet e rezonancës.

Rezonanca e zërit na lejon të shijojmë muzikën ose të kënaqemi me jehonat në male dhe hapësira të brendshme ku muret nuk kanë izolim të mjaftueshëm të zërit. Funksionimi i tingëlluesve të jehonës dhe shumë instrumenteve të tjera matëse bazohet në parimin e rezonancës akustike.

Pse është e rrezikshme rezonanca?

Në kuptimin natyror shkencor, rezonanca si fenomen mund të jetë jo vetëm e dobishme për njerëzit, por edhe e rrezikshme. Shembulli më i mrekullueshëm është ndërtimi.

Gjatë projektimit të ndërtesave dhe strukturave, llogaritjet strukturore për rezonancën janë rreptësisht të nevojshme. Kështu llogariten të gjitha ndërtesat e larta, kullat, mbështetësit e linjave të energjisë elektrike, antenat transmetuese dhe marrëse, si dhe ndërtesat e larta që rezonojnë me erërat në lartësi të mëdha.

Të gjitha urat dhe objektet e zgjatura duhet të kontrollohen për rezonancë. Në vitin 2010, një video e një ure përgjatë Vollgës, e cila u përhap si një fjongo mëndafshi, u përhap në të gjithë internetin. Rezultatet e hetimit treguan se strukturat e urës rezonuan nga era.

Një incident i ngjashëm ka ndodhur edhe në SHBA. Më 7 nëntor 1940, një nga hapësirat e Urës së Pezulluar Tacoma, e vendosur në shtetin Uashington, u shemb. Edhe gjatë ndërtimit, ekspertët vunë re dridhje të kuvertës së urës të lidhura me erën dhe lartësinë e ulët të mbështetësve. Si rezultat i shembjes, u kryen studime dhe llogaritje të shumta, të cilat u bënë bazë për teknologjitë moderne të ndërtimit të urave. Midis specialistëve u ngrit edhe termi "Ura e Tacomës", që do të thotë cilësi e dobët e llogaritjeve të ndërtimit.

Secili prej nesh ndeshet me rezonancë çdo ditë. Ju duhet ta mbani mend këtë fenomen në jetën e përditshme, pavarësisht nëse vendosni të lëkundeni në një urë këmbësore ose të vendosni enët metalike në mikrovalë (kjo është e ndaluar nga rregullat). Dhe vetë fjala "rezonancë" mund të përdoret në fjalimin tuaj për ta dekoruar atë dhe për të rritur përshtypjen e asaj që thatë.

Përcaktimi i konceptit të rezonancës (përgjigjes) në fizikë u është besuar teknikëve të posaçëm që kanë grafikët statistikor të cilët e hasin shpesh këtë fenomen. Sot, rezonanca është një përgjigje selektive e frekuencës, ku një sistem vibrimi ose një rritje e papritur e forcës së jashtme bën që një sistem tjetër të lëkundet me amplitudë më të madhe në frekuenca të caktuara.

Parimi i funksionimit

Ky fenomen vihet re, kur një sistem është i aftë të ruajë dhe transferojë lehtësisht energji midis dy ose më shumë mënyrave të ndryshme të ruajtjes, si energjia kinetike dhe potenciale. Megjithatë, ka disa humbje nga cikli në cikël, i quajtur zbutje. Kur amortizimi është i papërfillshëm, frekuenca rezonante është afërsisht e barabartë me frekuencën natyrore të sistemit, që është frekuenca e lëkundjeve të paforcuara.

Këto dukuri ndodhin me të gjitha llojet e lëkundjeve ose valëve: mekanike, akustike, elektromagnetike, magnetike bërthamore (NMR), spin elektron (ESR) dhe rezonancën e funksionit të valës kuantike. Sisteme të tilla mund të përdoren për të gjeneruar dridhje të një frekuence të caktuar (për shembull, instrumente muzikore).

Termi "rezonancë" (nga latinishtja resonantia, "jehonë") vjen nga fusha e akustikës, veçanërisht e parë në instrumentet muzikore, si kur telat fillojnë të dridhen dhe prodhojnë tinguj pa hyrje të drejtpërdrejtë nga luajtësi.

Shtyrja e një burri në një lëkundjeështë një shembull i zakonshëm i këtij fenomeni. Një lëkundje e ngarkuar, një lavjerrës, ka një frekuencë vibrimi natyral dhe një frekuencë rezonante që i reziston shtyrjes më shpejt ose më ngadalë.

Një shembull është lëkundja e predhave në një shesh lojrash, e cila vepron si një lavjerrës. Shtytja e një personi gjatë lëkundjes në një interval të natyrshëm lëkundjeje bën që lëkundja të shkojë gjithnjë e më lart (amplituda maksimale), ndërsa përpjekja për të lëkundur me një ritëm më të shpejtë ose më të ngadaltë krijon harqe më të vogla. Kjo është për shkak se energjia e absorbuar nga dridhjet rritet kur goditjet korrespondojnë me dridhjet natyrore.

Përgjigja ndodh gjerësisht në natyrë dhe përdoret në shumë pajisje artificiale. Ky është mekanizmi me të cilin krijohen pothuajse të gjitha valët dhe dridhjet sinusale. Shumë nga tingujt që dëgjojmë, të tilla si kur godasin objekte të forta prej metali, qelqi ose druri, shkaktohen nga dridhjet e shkurtra në objekt. Drita dhe rrezatimi tjetër elektromagnetik me valë të shkurtër krijohen nga rezonanca në shkallë atomike, siç janë elektronet në atome. Kushtet e tjera në të cilat mund të zbatohen vetitë e dobishme të këtij fenomeni:

Mekanizmat e matjes së kohës së orëve moderne, një rrotë ekuilibri në një orë mekanike dhe një kristal kuarci në një orë.
Përgjigja e baticës së Gjirit të Fundit.
Rezonancat akustike të instrumenteve muzikore dhe të traktit vokal të njeriut.
Shkatërrimi i një gote kristali nën ndikimin e një tonin të duhur muzikor.
Idiofonët e fërkimit, të tilla si bërja e një objekti qelqi (qelqi, shishe, vazo), dridhen kur fërkohen rreth skajit të tij me një majë gishti.
Përgjigja elektrike e qarqeve të sintonizuara në radio dhe televizorë që lejojnë marrjen selektive të frekuencave të radios.
Krijimi i dritës koherente nga rezonanca optike në një zgavër lazer.
Përgjigja orbitale, e ilustruar nga disa nga hënat gjigante të gazit të Sistemit Diellor.

Rezonancat materiale në shkallë atomike janë baza e disa metodave spektroskopike që përdoren në fizikën e lëndës së kondensuar, për shembull:

Rrotullimi elektronik.
Efekti Mossbauer.
Bërthamore magnetike.

Llojet e fenomeneve

Në përshkrimin e rezonancës, G. Galileo tërhoqi vëmendjen për gjënë më thelbësore - aftësinë e një sistemi oscilues mekanik (lavjerrësi i rëndë) për të grumbulluar energji, e cila furnizohet nga një burim i jashtëm me një frekuencë të caktuar. Manifestimet e rezonancës kanë karakteristika të caktuara në sisteme të ndryshme dhe për këtë arsye dallohen lloje të ndryshme.

Mekanike dhe akustike

Është tendenca e një sistemi mekanik për të thithur më shumë energji kur frekuenca e tij e dridhjeve përputhet me frekuencën natyrore të dridhjeve të sistemit. Kjo mund të çojë në luhatje të rënda të lëvizjes dhe madje edhe dështim katastrofik në strukturat e papërfunduara, duke përfshirë urat, ndërtesat, trenat dhe aeroplanët. Gjatë projektimit të objekteve, inxhinierët duhet të sigurojnë që frekuencat rezonante mekanike të pjesëve përbërëse të mos përputhen me frekuencat osciluese të motorëve ose pjesëve të tjera lëkundëse për të shmangur një fenomen të njohur si fatkeqësi rezonante.

Rezonanca elektrike

Ndodh në një qark elektrik me një frekuencë të caktuar rezonante kur impedanca e qarkut është minimale në një qark seri ose maksimale në një qark paralel. Rezonanca në qarqe përdoret për të transmetuar dhe marrë komunikime pa tel si televizioni, celulari ose radio.

Rezonancë optike

Një zgavër optike, e quajtur gjithashtu një zgavër optike, është një rregullim i veçantë i pasqyrave që formohet rezonator i valëve në këmbë për valët e dritës. Zgavrat optike janë komponenti kryesor i lazerëve, që rrethojnë mjedisin e amplifikimit dhe japin reagime ndaj rrezatimit lazer. Ato përdoren gjithashtu në oshilatorët parametrikë optikë dhe disa interferometra.

Drita e kufizuar brenda zgavrës prodhon valë në këmbë në mënyrë të përsëritur për frekuenca specifike rezonante. Modelet e valëve të qëndrueshme që rezultojnë quhen "mode". Mënyrat gjatësore ndryshojnë vetëm në frekuencë, ndërsa mënyrat tërthore ndryshojnë për frekuenca të ndryshme dhe kanë modele të ndryshme intensiteti përgjatë seksionit kryq të rrezes. Rezonatorët e unazave dhe galeritë pëshpëritëse janë shembuj të rezonatorëve optikë që nuk prodhojnë valë në këmbë.

Lëkundje orbitale

Në mekanikën hapësinore, lind një përgjigje orbitale, kur dy trupa orbitalë ushtrojnë një ndikim gravitacional të rregullt, periodik mbi njëri-tjetrin. Kjo zakonisht ndodh sepse periudhat e tyre orbitale lidhen me raportin e dy numrave të plotë të vegjël. Rezonancat orbitale rrisin ndjeshëm ndikimin e ndërsjellë gravitacional të trupave. Në shumicën e rasteve, kjo rezulton në një ndërveprim të paqëndrueshëm në të cilin trupat shkëmbejnë momentin dhe zhvendosjen derisa rezonanca të mos ekzistojë më.

Në disa rrethana, një sistem rezonant mund të jetë i qëndrueshëm dhe vetë-korrigjues për të mbajtur trupat në rezonancë. Shembuj janë rezonanca 1:2:4 e hënave të Jupiterit Ganymede, Europa dhe Io dhe rezonanca 2:3 midis Plutonit dhe Neptunit. Rezonancat e paqëndrueshme me hënat e brendshme të Saturnit krijojnë boshllëqe në unazat e Saturnit. Një rast i veçantë i rezonancës 1:1 (midis trupave me rreze të ngjashme orbitale) bën që trupat e mëdhenj të Sistemit Diellor të pastrojnë lagjet rreth orbitave të tyre, duke shtyrë pothuajse gjithçka tjetër rreth tyre.

Atomike, të pjesshme dhe molekulare

Rezonanca magnetike bërthamore (NMR)është një emër i përcaktuar nga një fenomen i rezonancës fizike që lidhet me vëzhgimin e vetive specifike magnetike mekanike kuantike të një bërthame atomike nëse një fushë magnetike e jashtme është e pranishme. Shumë metoda shkencore përdorin fenomene NMR për të studiuar fizikën molekulare, kristalet dhe materialet jo kristalore. NMR përdoret gjithashtu zakonisht në teknikat moderne të imazhit mjekësor siç është imazhi i rezonancës magnetike (MRI).

Përfitimet dhe dëmet e rezonancës

Për të nxjerrë një përfundim në lidhje me të mirat dhe të këqijat e rezonancës, është e nevojshme të merret parasysh se në cilat raste ajo mund të shfaqet në mënyrë më aktive dhe më të dukshme për veprimtarinë njerëzore.

Efekt pozitiv

Fenomeni i reagimit përdoret gjerësisht në shkencë dhe teknologji. Për shembull, funksionimi i shumë qarqeve dhe pajisjeve radio bazohet në këtë fenomen.

Ndikim negativ

Megjithatë, fenomeni nuk është gjithmonë i dobishëm. Shpesh mund të gjesh referenca për rastet kur urat e varura thyen kur ushtarët ecnin nëpër to "në hap". Në të njëjtën kohë, ato i referohen manifestimit të efektit rezonant të rezonancës, dhe lufta kundër tij bëhet në shkallë të gjerë.

Rezonanca luftarake

Por pavarësisht nga pasojat ndonjëherë katastrofike të efektit të reagimit, është mjaft e mundur dhe e nevojshme ta luftojmë atë. Për të shmangur shfaqjen e padëshiruar të këtij fenomeni, zakonisht përdoret dy mënyra për të aplikuar njëkohësisht rezonancën dhe për ta luftuar atë:

Bëhet "shpërbërja" e frekuencave, të cilat, nëse përkojnë, do të çojnë në pasoja të padëshirueshme. Për ta bërë këtë, ata rrisin fërkimin e mekanizmave të ndryshëm ose ndryshojnë frekuencën natyrore të dridhjeve të sistemit.
Ata rrisin amortizimin e dridhjeve, për shembull, duke e vendosur motorin në një rreshtim gome ose susta.