Rezonanță (fizică)

Rezonanța este un fenomen fizic care apare atunci când un sistem oscilant forțat este supus unei frecvențe periodice de solicitare egale cu ' oscilația proprie a aceluiași sistem, cu efectul amplificării oscilației progresive în sine.

Descriere

În 1665 fizicianul și matematicianul olandez Christiaan Huygens , printre primii care au postulat teoria undei de lumină, a observat că, aranjând spre stânga și pe același perete două pendule, acestea tindeau să-și regleze mișcarea oscilatorie, aproape că „doreau să ia același ritm ”. Cu studiile sale a descoperit acel fenomen pe care astăzi îl numim „rezonanță”. În cazul celor două pendule, se spune că unul face ca celălalt să rezoneze la propria frecvență. În mod similar și pentru același principiu, dacă lovești un diapazon , care produce unde la o frecvență fixă de 440 Hz, și este plasat lângă un al doilea diapazon „silențios”, după un scurt interval, acesta din urmă începe să vibreze.

Un fenomen de rezonanță determină, în general, o creștere semnificativă a amplitudinii oscilațiilor, ceea ce corespunde unei acumulări considerabile de energie în cadrul sistemului stresat.

În acest fenomen, un sistem interacționează cu o forță periodică externă, care transmite o anumită cantitate de energie către un corp care se mișcă cu mișcare armonică. Un exemplu este cel al băiatului care stă în leagăn, unde avem: excitatorul (băiatul care împinge) și rezonatorul (sistemul de leagăn + băiat). Dacă împingerea este de o anumită cantitate, în punctul în care direcția mișcării de oscilație este inversată, ea va atinge o înălțime mai mare cu fiecare împingere. Valoarea pe care trebuie să o aibă depinde de proprietățile rezonatorului. Se spune că excitatorul și rezonatorul sunt în sincronism. Rezonanța poate distruge sistemul datorită acumulării excesive de energie.

În sistemele amortizate de frecare vâscoasă (deci, în general, toate oscilatoarele reale), amplitudinea maximă a oscilațiilor induse sistemului apare atunci când frecvența de polarizare este puțin mai mică decât frecvența naturală. Cu toate acestea, această diferență scade odată cu scăderea coeficientului de amortizare. De fapt, frecvența naturală, care corespunde amplitudinii maxime, este: $\omega _{M}={\sqrt {\omega _{0}^{2}-2\gamma ^{2}}}\ <\omega _{0}$ ${\ displaystyle \ omega _ {M} = {\ sqrt {\ omega _ {0} ^ {2} -2 \ gamma ^ {2}}} \ <\ omega _ {0}}$ ${\ displaystyle \ omega _ {M} = {\ sqrt {\ omega _ {0} ^ {2} -2 \ gamma ^ {2}}} \ <\ omega _ {0}}$ , unde este $\omega _{0}$ ${\ displaystyle \ omega _ {0}}$ $\ omega _ {0}$ este propria pulsație a sistemului, e $\gamma$ ${\ displaystyle \ gamma}$ $\gamă$ Este coeficientul de amortizare . Acest lucru se întâmplă numai în cazul inegalității $\omega _{0}^{2}>{\gamma ^{2}}$ ${\ displaystyle \ omega _ {0} ^ {2}> {\ gamma ^ {2}}}$ ${\ displaystyle \ omega _ {0} ^ {2}> {\ gamma ^ {2}}}$ (amortizare slabă). În caz contrar, condiția de rezonanță nu generează nici o amplitudine maximă, deoarece tensiunea externă variază.

Adesea pentru condiții de rezonanță se înțelege exact atunci când frecvența de polarizare este cea care generează amplitudinea maximă de oscilație a sistemului. Un corp capabil să vibreze cu o anumită frecvență, dacă este lovit de o undă cu aceeași frecvență, începe să vibreze, dar toate celelalte nu.

Exemple

Un diapazon pe cutia sa de rezonanță, un exemplu de rezonanță acustică

Rezonanță armonică : se manifestă prin mișcarea armonică forțată fără și cu amortizare, în sisteme reale precum arc sau pendul matematic la mici oscilații, ambele sub acțiunea forțelor ciclice.
Rezonanță parametrică : se manifestă în mișcarea parametrică, în sisteme reale, cum ar fi ' swing și paramps
Rezonanță acustică : apare în sistemele de sunet
Rezonanță Helmholtz : fenomen de rezonanță acustică a aerului într-o cavitate
Rezonanță electrică : se manifestă în circuite electrice
Rezonanță Schumann : acoperă planeta Pământ

Bibliografie

C. Mencuccini și V. Silvestrini, Fizica I (Mecanică și termodinamică) , ed. A III-a, ISBN 88-207-1493-0 , Liguori Editore, 1996.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere cu rezonanță

linkuri externe

În acest site ni se arată câteva videoclipuri legate de diverse fenomene de rezonanță.

Controlul autorității	Tesauro BNCF 4940 · LCCN (EN) sh85113157 · GND (DE) 4132123-6 · BNF (FR) cb11977254g (dată) · NDL (EN, JA) 00.567.246

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica