Rezonanse vs dabiskā frekvence
Rezonanse un dabiskā frekvence ir divas ļoti svarīgas tēmas, kas tiek apspriestas zem viļņu un vibrāciju tēmas. Tam ir arī būtiska loma tādās jomās kā ķēžu teorija, katastrofu pārvaldība, inženierzinātnes un pat dzīvības zinātnes. Šajā rakstā tiks mēģināts apspriest šīs divas parādības, to nozīmi, līdzības un visbeidzot atšķirības.
Dabiskā frekvence
Katrai sistēmai ir īpašība, ko sauc par dabisko frekvenci. Sistēmas dabiskais biežums ir ļoti svarīgs; tā ir frekvence, kurai sistēma sekos, ja sistēmai tiek nodrošināta neliela svārstība. Tādi notikumi kā zemestrīces un vēji var iznīcināt objektus ar tādu pašu dabisko biežumu kā pats notikums. Ir ļoti svarīgi saprast un izmērīt sistēmas dabisko biežumu, lai pasargātu to no šādām dabas katastrofām. Dabiskā frekvence ir tieši saistīta ar rezonansi. Tas tiks paskaidrots vēlāk. Dabiskām frekvencēm ir tādas sistēmas kā ēkas, elektroniskās un elektriskās ķēdes, optiskās sistēmas, skaņas sistēmas un pat bioloģiskās sistēmas. Atkarībā no sistēmas tie var būt impedances, svārstību vai superpozīcijas formā.
Rezonanse
Kad sistēmai (piemēram, svārsta) tiek dota neliela svārstība, tā sāks šūpoties. Frekvence, ar kuru tā šūpojas, ir sistēmas dabiskā frekvence. Tagad iedomājieties periodisku ārēju spēku, kas piemērots sistēmai. Šī ārējā spēka biežums ne vienmēr ir līdzīgs sistēmas dabiskajai frekvencei. Šis spēks mēģinās svārstīt sistēmu līdz spēka biežumam. Tas rada nevienmērīgu modeli. Daļu enerģijas no ārējā spēka absorbē sistēma. Tagad ņemsim vērā gadījumu, kad frekvences ir vienādas. Šajā gadījumā svārsts brīvi šūposies, maksimāli uzņemot enerģiju no ārējā spēka. To sauc par rezonansi. Šajā gadījumā, pat ja svārsts un spēks nebūtu vienā fāzē, svārsts galu galā pielāgotos spēka fāzei. Tā ir piespiedu svārstība. Tā kā svārsts rezonansē absorbē vislielāko enerģijas daudzumu, svārsta amplitūda ir maksimāla rezonansē. Šīs ir briesmas, ko rada zemestrīces un vētras. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīcē, ēka šūposies ar visaugstāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs.svārsta amplitūda rezonansē ir maksimāla. Šīs ir briesmas, ko rada zemestrīces un vētras. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīcē, ēka šūposies ar visaugstāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs.svārsta amplitūda rezonansē ir maksimāla. Šīs ir briesmas, ko rada zemestrīces un vētras. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīcē, ēka šūposies ar visaugstāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīcē, ēka šūposies ar visaugstāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīcē, ēka šūposies ar visaugstāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Minimālajai frekvencei atbilstošā frekvence ir rezonanses frekvence. Pie lielākās pretestības tiek uzskatīts, ka sistēma ir pretrezonējoša. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas ķēdēs un filtru ķēdēs.
Kāda ir atšķirība starp rezonansi un dabisko frekvenci?
• Dabiskā frekvence ir sistēmas īpašība.
• Rezonanse ir notikums, kas notiek, kad sistēmai tiek nodrošināts ārējais periodiskais spēks, kuram ir dabiskā frekvence.
• Sistēmai var aprēķināt dabisko frekvenci.
• Piegādātā spēka amplitūda nosaka rezonanses amplitūdu.
