Що таке резонанс?
Цілком звична картина - концертний зал, на сцені скрипаль-віртуоз, зал заповнений численними любителями музики, які дослухаються чарівним звукам. Чи не торкаючись майстерності виконавця, все що відбувається стає можливим завдяки ефекту акустичного резонансу. Так що таке резонанс?
При згадці цього терміна відразу ж пригадується старовинна історія про руйнування моста ротою марширування солдатів. Бійці, зійшовши на нього, продовжували йти стройовим кроком, в ногу. В результаті міст зруйнувався.
Або звичайнісінька картинка - дитина на гойдалці. І хтось поруч, розгойдуватися їх. Незначні зусилля, прикладаються в потрібний момент, дозволяють домогтися великої амплітуди коливань і доставити малюкові величезне задоволення.
Не вдаючись у математичний опис того, що відбувається явища, спробуємо якісно зрозуміти, що таке резонанс. Підручник фізики визначає цей ефект як посилення амплітуди коливань системи при збігу частоти зовнішнього впливу і власної частоти. Невелике пояснення. Частота коливань - число коливань в секунду.
Так, не зовсім зрозуміло, слова начебто все знайомі - резонанс, фізика, частота власних коливань. А що це означає?
Для простоти сприйняття згадаємо інший приклад - між двох опор (нехай це будуть два береги струмка) лежить довга широка дошка, вона трохи погойдується, коливається, але виглядає надійною. Перейти через струмок начебто просто, вставай на дошку і йди. Але ось яка халепа. При якоїсь певної швидкості руху, або по-іншому кажучи, частоті кроків, дошка починає сильно розгойдуватися, погрожуючи скинути ходка. В цьому випадку знову виконуються умови резонансу - частота коливань самої дошки збігається з частотою кроків пішохода. В результаті амплітуда коливань значно збільшується, підсумком такого посилення можуть стати несподівані водні процедури.
Подібне явище надзвичайно широко поширене в самих різних областях. В електроніці, медицині, в музиці, з чого і почалося опис ефекту резонансу. Таке явище часто буває корисним, дозволяючи, наприклад, посилювати слабкий сигнал. Звук струни скрипки посилюється її корпусом, виступаючим як резонатор, тобто підсилювач на якійсь певній частоті. А звук самої скрипки посилюється завдяки гарній акустиці приміщення.
Трохи інше застосування резонансу - посилення сигналу радіостанції. Знову все просто. Радіохвилі доносять сигнал до антени, звідти він надходить у спеціальний вхідний контур, змінюючи параметри якого можна посилювати сигнал потрібної частоти. Цим ми і займаємося, коли крутимо ручку настройки приймача в пошуках потрібної нам радіостанції. В результаті такого посилення сигнал виділеної радіостанції стає сильнішою і успішно сприймається приймачем.
З наведених прикладів стає зрозумілим відповідь на питання про те, що таке резонанс. Це загальне збільшення зусилля, отримане завдяки синхронізації можливостей самої системи та зовнішнього впливу. Як підсумковий приклад - спроба вибратися з багнюки на автомобілі методом "розгойдування". Водій починає поперемінно рухатися на машині вперед і назад. Назад, потім розгін вперед, при невдачі знову розгін, але вже назад, і знову вперед. При такому підході потужність двигуна підсумовується з інерцією руху і в багатьох випадках дозволяє подолати важке місце.
Навіть того скромного кількості наведених прикладів достатньо для розуміння того, наскільки широко застосовується явище резонансу в техніці і повсякденному житті.
У наведеному матеріалі дана відповідь на питання про те, що таке резонанс. Розглянуто приклади прояву резонансних явищ в різних областях техніки і культури.
Ефект Доплера Ефект Доплера є одним з чудових відкриттів в галузі дослідження властивостей хвильових явищ. Його універсальний характер визначає те, що сьогодні на основі даного ефекту працюють тисячі і тисячі найрізноманітніших приладів в різних сферах людської…
Що таке електромагнітні хвилі Мало хто знає, що випромінювання електромагнітної природи пронизує весь Всесвіт. Електромагнітні хвилі виникають при його поширенні в просторі. Залежно від частоти коливання хвиль відбувається умовне їх поділ на видиме світло, радіочастотний спектр,…
Що таке резонанс струмів При вивченні основ електротехніки на одному з етапів неодмінно розглядається резонанс струмів і напруг. Дані явища притаманні ланцюгах змінного струму і можуть бути як небажаними, які вимагають їх врахування при моделюванні силових і комутаційних…
Фізичний маятник - точність понад усе Коливання - один з поширених видів механічного руху. Найбільш наочним прикладом є коливання, які здійснює фізичний маятник. Це важке тіло, закріплене на нитки в одній точці. Відводячи маятник від положення рівноваги і відпускаючи його, ми дозволяємо…
Циклічна частота - що і як? У світі, що оточує нас, є багато явищ і процесів, які, за великим рахунком, непомітні не тому, що їх немає, а тому, що ми їх просто не помічаємо. Вони присутні завжди і є такою ж непомітною та обов'язкової сутністю речей, без якої наше життя і…
Девіація частоти Частота - це одна з характеристик коливань амплітуди деякої фізичної величини відносно її середнього значення. У фізиці є багато видів коливань різної природи, наприклад, коливання електромагнітного поля. Крім спонтанних електромагнітних коливань…
Стояча хвиля: чи так все просто Будь хвиля являє собою коливання. Коливатися може рідину, електромагнітне поле або будь-яка інша середу. У повсякденному житті кожна людина щодня стикається з тим чи іншим проявом коливань. Але що таке стояча хвиля?Уявіть собі містку ємність, в яку…
Гучність звуку: чим відрізняються сон, фон і децибел Звукові хвилі, надаючи вплив на барабанну перетинку людини, викликають коливання волосків. Амплітуда цих звукових коливань безпосередньо пов'язана з сприймається гучністю цих хвиль - чим вона більше, тим гучність звуку буде відчуватися сильніше. Це,…
Резонанс напруг. Що таке резонанс в електричному ланцюзі Резонанс є одним з найпоширеніших у природі фізичних явищ. Явище резонансу можна спостерігати в механічних, електричних і навіть теплових системах. Без резонансу у нас не було б радіо, телебачення, музики і навіть гойдалок на дитячих майданчиках, не…
Вивчаємо механічні коливання Навколишній нас фізичний світ сповнений рухом. Практично неможливо знайти хоча б одне фізичне тіло, яке можна було б вважати перебувають у стані спокою. Крім рівномірно поступального прямолінійного руху, руху по складній траєкторії, руху з…
Електромагнітні коливання - суть розуміння Коливання, як категорія фізичних уявлень, є одним з основних понять фізики і визначається, в загальному вигляді, як повторюваний процес зміни якоїсь фізичної величини. Якщо ці зміни повторюються, то це означає, що є якийсь проміжок часу, через який…
Період коливань: природа явища і вимір Однією з найважливіших характеристик різного виду коливань, які спостерігаються в природі, є період і частота коливань. Ці фізичні явища настільки поширені, що, мабуть, і не можна вказати області існування, в якій би не спостерігалися дані фізичні…
Вимушені коливання Електромагнітні коливання відкрили, можна сказати, в якійсь мірі випадково. Вільні і вимушені коливання знайшли своє широке застосування в нашому повсякденному житті. Електромагнітні коливання використовують в різноманітних технічних пристроях, в…