Rezonansas vs natūralusis dažnis
Rezonansas ir natūralusis dažnis yra dvi labai svarbios temos, aptariamos bangų ir vibracijų temoje. Jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį tokiose srityse kaip grandinės teorija, nelaimių valdymas, inžinerija ir net gyvosios gamtos mokslai. Šiame straipsnyje bus bandoma aptarti šiuos du reiškinius, jų reikšmę, panašumus ir galiausiai skirtumus.
Natūralus dažnis
Kiekviena sistema turi savybę, vadinamą natūraliu dažniu. Natūralus sistemos dažnis yra labai svarbus; tai dažnis, kuriuo sistema vadovausis, jei sistema turi mažą svyravimą. Įvykiai, tokie kaip žemės drebėjimai ir vėjai, gali sunaikinti objektus tokiu pat dažniu kaip ir pats įvykis. Norint apsaugoti ją nuo tokių stichinių nelaimių, labai svarbu suprasti ir išmatuoti natūralų sistemos dažnį. Natūralus dažnis yra tiesiogiai susijęs su rezonansu. Tai bus paaiškinta vėliau. Tokios sistemos kaip pastatai, elektroninės ir elektros grandinės, optinės sistemos, garso sistemos ir net biologinės sistemos turi natūralius dažnius. Priklausomai nuo sistemos, jie gali būti varžos, virpesių arba superpozicijos formos.
Rezonansas
Kai sistemai (pvz., švytuoklei) suteikiamas nedidelis svyravimas, ji pradės siūbuoti. Dažnis, kuriuo jis svyruoja, yra natūralus sistemos dažnis. Dabar įsivaizduokite periodinę išorinę jėgą, taikomą sistemai. Šios išorinės jėgos dažnis nebūtinai yra panašus į natūralų sistemos dažnį. Ši jėga bandys svyruoti sistemą pagal jėgos dažnį. Taip susidaro nelygus raštas. Dalį energijos iš išorinės jėgos sugeria sistema. Dabar panagrinėkime atvejį, kai dažniai yra vienodi. Šiuo atveju švytuoklė laisvai siūbuoja maksimalia energija, sugeriančia iš išorinės jėgos. Tai vadinama rezonansu. Šiuo atveju, net jei švytuoklė ir jėga nebūtų toje pačioje fazėje, švytuoklė ilgainiui prisitaikytų prie jėgos fazės. Tai priverstinis svyravimas. Kadangi rezonanso metu švytuoklė sugeria didžiausią energijos kiekį, jos amplitudė yra didžiausia rezonanso metu. Tai yra žemės drebėjimų ir audrų keliamas pavojus. Tarkime, kad natūralus pastato dažnis yra toks pat kaip ir žemės drebėjimo, pastatas svyruos didžiausia amplitude ir galiausiai sugrius. LCR grandinėse taip pat yra rezonanso būsena. Bet kurio LCR derinio varža priklauso nuo alternatyvios srovės dažnio. Rezonansas vyksta esant minimaliai varžai. Dažnis, atitinkantis mažiausią dažnį, yra rezonanso dažnis. Teigiama, kad esant didžiausiai varžai, sistema yra antirezonansinė. Šis rezonansas ir antirezonansas yra plačiai naudojami atitinkamai derinimo grandinėse ir filtrų grandinėse.
Kuo skiriasi rezonansas ir natūralusis dažnis?
• Natūralus dažnis yra sistemos savybė.
• Rezonansas yra įvykis, kuris įvyksta, kai sistemai suteikiama išorinė periodinė jėga, kuri turi savąjį dažnį.
• Natūralus dažnis gali būti apskaičiuotas sistemai.
• Tiekiamos jėgos amplitudė lemia rezonanso amplitudę.
