Diferența dintre rezonanță și frecvența naturală

Rezonanță vs Frecvența Naturală

Rezonanța și frecvența naturală sunt două subiecte foarte importante discutate în cadrul subiectului valuri și vibrații. De asemenea, joacă un rol vital în domenii precum teoria circuitelor, gestionarea dezastrelor, ingineria și chiar științele vieții. Acest articol va încerca să discute aceste două fenomene, semnificația lor, asemănările lor și, în final, diferențele dintre ele.

Frecventa naturala

Fiecare sistem are o proprietate numită frecvența naturală. Frecvența naturală a unui sistem este foarte importantă; este frecvența pe care o va urma sistemul, dacă sistemul este prevăzut cu o oscilație mică. Evenimente precum cutremurele și vânturile pot distruge obiecte cu aceeași frecvență naturală ca și evenimentul în sine. Este foarte important să se înțeleagă și să se măsoare frecvența naturală a unui sistem pentru a fi protejat de astfel de dezastre naturale. Frecvența naturală este direct legată de rezonanță. Acesta va fi explicat mai târziu. Sistemele precum clădirile, circuitele electronice și electrice, sistemele optice, sistemele de sunet și chiar sistemele biologice au frecvențe naturale. Acestea pot fi sub formă de impedanță, oscilație sau suprapunere, în funcție de sistem.

Rezonanţă

Atunci când un sistem (de exemplu: un pendul) are o oscilație mică, acesta va începe să se balanseze. Frecvența cu care se leagă este frecvența naturală a sistemului. Acum imaginați-vă o forță externă periodică aplicată sistemului. Frecvența acestei forțe externe nu este neapărat similară cu frecvența naturală a sistemului. Această forță va încerca să oscileze sistemul la frecvența forței. Acest lucru creează un model neuniform. Unele energii din forța externă sunt absorbite de sistem. Acum să luăm în considerare cazul în care frecvențele sunt identice. În acest caz, pendulul se va balansa liber cu energia maximă absorbită de forța exterioară. Aceasta se numește rezonanță. În acest caz, chiar dacă pendulul și forța nu erau în aceeași fază, pendulul s-ar adapta eventual la faza forței. Aceasta este o oscilație forțată. Deoarece pendulul absoarbe cea mai mare cantitate de energie la rezonanță, amplitudinea pendulului este maxim la rezonanță. Acesta este pericolul pe care-l aduc cutremurele și furtunile. Presupunând că frecvența naturală a unei clădiri este aceeași cu cea a cutremurului, clădirea se va balansa cu cea mai mare amplitudine care se va prăbuși în cele din urmă. Există, de asemenea, o stare de rezonanță în circuitele LCR. Impedanța oricărei combinații LCR depinde de frecvența curentului alternativ. Rezonanța are loc la impedanța minimă. Frecvența corespunzătoare frecvenței minime este frecvența de rezonanță. La cea mai mare impedanță, se spune că sistemul este anti-rezonant. Această rezonanță și anti-rezonanță sunt folosite pe scară largă în circuitele de reglare și respectiv în circuitele de filtrare.