Resonanssi vs luonnollinen taajuus
Resonanssi ja ominaistaajuus ovat kaksi erittäin tärkeää aihetta, joista keskustellaan aiheen aallot ja värähtelyt alla. Sillä on myös tärkeä rooli piiriteorian, katastrofien hallinnan, tekniikan ja jopa biotieteiden k altaisilla aloilla. Tässä artikkelissa yritetään keskustella näistä kahdesta ilmiöstä, niiden merkityksestä, yhtäläisyydestä ja lopuksi niiden eroista.
Luonnollinen taajuus
Jokaisella järjestelmällä on ominaisuus, jota kutsutaan ominaistaajuudeksi. Järjestelmän luonnollinen taajuus on erittäin tärkeä; se on taajuus, jota järjestelmä seuraa, jos järjestelmässä on pieni värähtely. Tapahtumat, kuten maanjäristykset ja tuulet, voivat aiheuttaa tuhoa esineille samalla luonnollisella taajuudella kuin itse tapahtuma. On erittäin tärkeää ymmärtää ja mitata järjestelmän luonnollinen taajuus, jotta se voidaan suojella tällaisilta luonnonkatastrofilta. Luonnontaajuus liittyy suoraan resonanssiin. Se selitetään myöhemmin. Järjestelmillä, kuten rakennuksilla, elektronisilla ja sähköpiireillä, optisilla järjestelmillä, äänijärjestelmillä ja jopa biologisilla järjestelmillä on luonnollisia taajuuksia. Ne voivat olla impedanssin, värähtelyn tai superpositiota järjestelmästä riippuen.
Resonanssi
Kun järjestelmälle (esim. heilurille) annetaan pieni värähtely, se alkaa heilua. Taajuus, jolla se heilahtelee, on järjestelmän luonnollinen taajuus. Kuvittele nyt järjestelmään kohdistettu jaksoittainen ulkoinen voima. Tämän ulkoisen voiman taajuus ei välttämättä ole samanlainen kuin järjestelmän luonnollinen taajuus. Tämä voima yrittää oskilloida järjestelmää voiman taajuudelle. Tämä luo epätasaisen kuvion. Järjestelmä absorboi jonkin verran ulkoisen voiman energiaa. Tarkastellaan nyt tapausta, jossa taajuudet ovat samat. Tässä tapauksessa heiluri heiluu vapaasti suurimmalla energialla, joka absorboituu ulkoisesta voimasta. Tätä kutsutaan resonanssiksi. Tässä tapauksessa, vaikka heiluri ja voima eivät olisi samassa vaiheessa, heiluri sopeutuisi lopulta voiman vaiheeseen. Tämä on pakotettu värähtely. Koska heiluri absorboi suurimman määrän energiaa resonanssissa, heilurin amplitudi on maksimi resonanssissa. Tämä on maanjäristysten ja myrskyjen aiheuttama vaara. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksen, rakennus heiluu suurimmalla amplitudilla ja lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Minkä tahansa LCR-yhdistelmän impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu minimiimpedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan antiresonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajasti virityspiireissä ja suodatinpiireissä.
Mitä eroa on resonanssilla ja luonnollisella taajuudella?
• Luonnontaajuus on järjestelmän ominaisuus.
• Resonanssi on tapahtuma, joka tapahtuu, kun järjestelmään syötetään ulkoinen jaksollinen voima, jolla on ominaistaajuus.
• Luonnontaajuus voidaan laskea järjestelmälle.
• Syötetyn voiman amplitudi määrittää resonanssin amplitudin.
