Резонанс это простыми – ❶ Что такое резонанс 🚩 как быть в резонансе 🚩 Естественные науки

это простыми и понятными словами

Что такое резонанс?

Слово «резонанс» используется людьми каждый день в самых разных значениях. Его произносят политики и телеведущие, пишут в своих работах ученые и изучают на уроках школьники. У этого слова есть несколько значений, относящихся к разным областям человеческой деятельности.

Откуда взялось слово резонанс

Все мы узнаем, что такое резонанс впервые из курса школьной физики. В научных словарях этому термину дается подробное объяснение с точки зрения механики, электромагнитных излучений, оптики, акустики и астрофизики.

С технической точки зрения резонанс — это явление отклика колебательной системы не внешнее воздействие. При совпадении периодов воздействия и отклика системы возникает резонанс — резкое увеличение амплитуды рассматриваемых колебаний.

Простейший пример механического резонанса приводит в своих работах средневековый ученый Торичелли. Точное определение явления резонанса дано Галилео Галилеем в работе о маятниках и звучании музыкальных струн. Что такое электромагнитный резонанс, объяснил в 1808 году Джеймс Максвелл, основоположник современной электродинамики.

Узнать, что такое «резонанс» можно не только в Википедии, но в таких справочных изданиях:

  • учебники физики за 7-11 классы;
  • физическая энциклопедия;
  • научно-технический энциклопедический словарь;
  • словарь иностранных слов русского языка;
  • философская энциклопедия.

Резонанс в полемике и риторике

Еще одно значение слово «резонанс» приобрели в сфере общественных наук. Этим словом называют отклик общественности на некоторое явление в жизни людей, определенное высказывание, происшествие. Как правило, слово «резонанс» используют, когда нечто вызывает у многих людей одновременно схожую и очень яркую реакцию. Известно даже общеупотребимое выражение «широкий общественный резонанс», которое является речевым штампом. В собственной речи, письменной или устной, его лучше избегать.

В философском словаре резонанс трактуется как понятие, имеющее переносное значение и понимаемое как согласие или единомыслие двух людей, двух душ в сострадании, симпатии или антипатии, сочувствии или возмущении.

Отзвук, впечатление, отголосок — так поясняет переносное значение слова резонанс словарь иностранных слов. В таком смысле это слово часто употребляется для оценки неких культурных произведений, пьес, концертов, книг.

В значении «сильный отклик», «единодушная оценка» слово резонанс очень любят использовать политики, ораторы, дикторы. Оно помогает передать эмоциональный подъем, единодушный порыв, подчеркнуть значимость происходящего.

Где мы встречаемся с резонансом

В прямом смысле слово резонанс стоит употреблять в отношении множества естественных процессов, происходящих вокруг нас. Все дети, которые катаются на обычных качелях или каруселях на детской площадке, эксплуатируют механический резонанс.

Хозяйки, разогревая пищу в микроволновке, используют электромагнитный резонанс. На принципах резонанса построена теле- и радиовещательная сеть, работа мобильных телефонов и wifi для интернета.

Звуковой резонанс позволяет нам наслаждаться музыкой или баловаться эхом в горах и закрытых помещениях, где стены не имеют достаточной звукоизоляции. На принципе акустического резонанса построена работа эхолотов и многих других измерительных приборов.

Чем опасен резонанс

В естественно-научном смысле резонанс как явление может быть не только полезен человеку, но и опасен. Самый яркий пример — строительство.

При конструировании зданий и сооружений расчеты конструкций на резонанс строго необходимы. Так просчитываются все высотные сооружения, башни, опоры ЛЭП, передающие и принимающие антенны, а также высотные здания, которые входят в резонанс с ветрами на большой высоте.

На резонанс обязательно проверяются все мосты и протяженные объекты. В 2010 году весь интернет облетело видео моста через Волгу, который пошел волной как шелковая лента. Результаты расследования показали, что конструкции моста вошли в резонанс с ветром. 

Аналогичный случай произошел в США. 7 ноября 1940 года разрушился один из пролетов висячего Такомского моста, расположенного в штате Вашингтон. Еще при строительстве специалисты отмечали колебания полотна моста, связанные с ветром и низкой высотой опор. В результате обрушения были проведены многочисленные исследования и расчеты, ставшие основой для технологий современного мостостроения. В среде специалистов возник даже термин «Такомский мост», означающий ненадлежащее качество строительных расчетов.

С резонансом каждый из нас сталкивается ежедневно. Об этом явлении необходимо помнить в повседневной жизни, вздумав раскачаться на пешеходном мосту или отправляя металлическую посуду в микроволновку (это запрещено правилами). А само слово «резонанс» можно использовать в своей речи для ее украшения и усиления впечатления от сказанного вами.

microzajmi.ru

Резонанс – это… Что такое Резонанс?

Эффект резонанса для разных частот внешнего воздействия и коэффициентов затухания

Резона́нс (фр. resonance, от лат. resono — откликаюсь) — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь

следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротность. Явление резонанса впервые было описано Галилео Галилеем в 1602 г в работах, посвященных исследованию маятников и музыкальных струн.[1][2]

Механика

Наиболее известная большинству людей механическая резонансная система — это обычные качели. Если вы будете подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет увеличиваться, в противном случае движения будут затухать. Резонансную частоту такого маятника с достаточной точностью в диапазоне малых смещений от равновесного состояния, можно найти по формуле:

,

где g это ускорение свободного падения (9,8 м/с² для поверхности Земли), а L — длина от точки подвешивания маятника до центра его масс. (Более точная формула довольно сложна, и включает эллиптический интеграл). Важно, что резонансная частота не зависит от массы маятника. Также важно, что раскачивать маятник нельзя на кратных частотах (высших гармониках), зато это можно делать на частотах, равных долям от основной (низших гармониках).

Резонансные явления могут вызвать необратимые разрушения в различных механических системах.

В основе работы механических резонаторов лежит преобразование потенциальной энергии в кинетическую. В случае простого маятника, вся его энергия содержится в потенциальной форме, когда он неподвижен и находится в верхних точках траектории, а при прохождении нижней точки на максимальной скорости, она преобразуется в кинетическую. Потенциальная энергия пропорциональна массе маятника и высоте подъёма относительно нижней точки, кинетическая — массе и квадрату скорости в точке измерения.

Другие механические системы могут использовать запас потенциальной энергии в различных формах. Например, пружина запасает энергию сжатия, которая, фактически, является энергией связи её атомов.

Струна

Струны таких инструментов, как лютня, гитара, скрипка или пианино, имеют основную резонансную частоту, напрямую зависящую от длины, массы и силы натяжения струны. Длина волны первого резонанса струны равна её удвоенной длине. При этом, его частота зависит от скорости

v, с которой волна распространяется по струне:

где L — длина струны (в случае, если она закреплена с обоих концов). Скорость распространения волны по струне зависит от её натяжения T и массы на единицу длины ρ:

Таким образом, частота главного резонанса зависит от свойств струны и выражается следующим отношением:

,

где T — сила натяжения, ρ — масса единицы длины струны, а m — полная масса струны.

Увеличение натяжения струны и уменьшение её массы (толщины) и длины увеличивает её резонансную частоту. Помимо основного резонанса, струны также имеют резонансы на высших гармониках основной частоты f, например, 2f, 3f, 4f

, и т. д. Если струне придать колебание коротким воздействием (щипком пальцев или ударом молоточка), струна начнёт колебания на всех частотах, присутствующих в воздействующем импульсе (теоретически, короткий импульс содержит все частоты). Однако частоты, не совпадающие с резонансными, быстро затухнут, и мы услышим только гармонические колебания, которые и воспринимаются как музыкальные ноты.

Электроника

В электронных устройствах резонанс возникает на определённой частоте, когда индуктивная и ёмкостная составляющие реакции системы уравновешены, что позволяет энергии циркулировать между магнитным полем индуктивного элемента и электрическим полем конденсатора.

Механизм резонанса заключается в том, что магнитное поле индуктивности генерирует электрический ток, заряжающий конденсатор, а разрядка конденсатора создаёт магнитное поле в индуктивности — процесс, который повторяется многократно, по аналогии с механическим маятником.

Электрическое устройство, состоящее из ёмкости и индуктивности, называется колебательным контуром. Элементы колебательного контура могут быть включены как последовательно, так и параллельно. При достижении резонанса, импеданс последовательно соединённых индуктивности и ёмкости минимален, а при параллельном включении — максимален. Резонансные процессы в колебательных контурах используются в элементах настройки, электрических фильтрах. Частота, на которой происходит резонанс, определяется величинами (номиналами) используемых элементов. В то же время, резонанс может быть и вреден, если он возникает в неожиданном месте по причине повреждения, недостаточно качественного проектирования или производства электронного устройства. Такой резонанс может вызывать паразитный шум, искажения сигнала, и даже повреждение компонентов.

Приняв, что в момент резонанса индуктивная и ёмкостная составляющие импеданса равны, резонансную частоту можно найти из выражения

,

где  ; f — резонансная частота в герцах; L — индуктивность в генри; C — ёмкость в фарадах. Важно, что в реальных системах понятие резонансной частоты неразрывно связано с полосой пропускания, то есть диапазоном частот, в котором реакция системы мало отличается от реакции на резонансной частоте. Ширина полосы пропускания определяется добротностью системы.

СВЧ

В СВЧ электронике широко используются объёмные резонаторы, чаще всего цилиндрической или тороидальной геометрии с размерами порядка длины волны, в которых возможны добротные колебания электромагнитного поля на отдельных частотах, определяемых граничными условиями. Наивысшей добротностью обладают сверхпроводящие резонаторы, стенки которых изготовлены из сверхпроводника и диэлектрические резонаторы с модами шепчущей галереи.

Оптика

В оптическом диапазоне самым распространенным типом резонатора является резонатор Фабри-Перо, образованный парой зеркал, между которыми в резонансе устанавливается стоячая волна. Применяются также кольцевые резонаторы с бегущей волной и оптические микрорезонаторы с модами шепчущей галереи.

Акустика

Резонанс — один из важнейших физических процессов, используемых при проектировании звуковых устройств, большинство из которых содержат резонаторы, например, струны и корпус скрипки, трубка у флейты, корпус у барабанов.

Астрофизика

Орбитальный резонанс в небесной механике — это ситуация, при которой два (или более) небесных тела имеют периоды обращения, которые относятся как небольшие натуральные числа. В результате эти небесные тела оказывают регулярное гравитационное влияние друг на друга, которое может стабилизировать их орбиты.

Резонансный метод разрушения льда

Известно, что при движении нагрузки по ледяному покрову развивается система изгибных гравитационных волн (ИГВ). Это сочетание изгибных колебаний пластины льда и связанных с ними гравитационных волн в воде. Когда скорость нагрузки близка к минимальной фазовой скорости от ИГВ, вода прекращает поддержку ледяного покрова и поддержка осуществляется только упругими свойствами льда. Амплитуда ИГВ резко возрастает, и с достаточной нагрузкой, начинается разрушения. Потребляемая мощность в несколько раз ниже (в зависимости от толщины льда) по сравнению с ледоколами и ледокольными навесными оборудованиями. Этот метод разрушения льда известен как резонансный метод разрушения льда[3][4] Ученый Козин, Виктор Михайлович получил экспериментальные теоретические кривые, которые показывают возможности своего метода[5].

Примечания

См. также

Литература

  • Richardson LF (1922), Weather prediction by numerical process, Cambridge.
  • Bretherton FP (1964), Resonant interactions between waves. J. Fluid Mech., 20, 457—472.
  • Бломберген Н. Нелинейная оптика, М.: Мир, 1965. — 424 с.
  • Захаров В. Е. (1974), Гамильтонов формализм для волн в нелинейных средах с дисперсией, Изв. вузов СССР. Радиофизика, 17(4), 431—453.
  • Арнольд В. И. Потеря устойчивости автоколебаний вблизи резонансов, Нелинейные волны / Ред. А. В. Гапонов-Грехов. — М.: Наука, 1979. С. 116—131.
  • Kaup PJ, Reiman A and Bers A (1979), Space-time evolution of nonlinear three-wave interactions. Interactions in a homogeneous medium, Rev. of Modern Phys, 51(2), 275—309.
  • Haken H (1983), Advanced Synergetics. Instability Hierarchies of Self-Organizing Systems and devices, Berlin, Springer-Verlag.
  • Филлипс O.М. Взаимодействие волн. Эволюция идей, Современная гидродинамика. Успехи и проблемы. — М.: Мир, 1984. — С. 297—314.
  • Журавлёв В. Ф., Климов Д. М. Прикладные методы в теории колебаний. — М.: Наука, 1988.
  • Сухоруков А.П Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике. — М.: Наука, 1988. — 232 с.
  • Брюно А. Д. Ограниченная задача трёх тел. — М.: Наука, 1990.

Ссылки

dic.academic.ru

Что такое резонанс?

Вполне привычная картина – концертный зал, на сцене скрипач-виртуоз, зал заполнен многочисленными любителями музыки, внимающими чарующим звукам. Не касаясь мастерства исполнителя, все происходящее становится возможным благодаря эффекту акустического резонанса. Так что такое резонанс?

При упоминании этого термина сразу же вспоминается старинная история о разрушении моста ротой марширующих солдат. Бойцы, взойдя на него, продолжали идти строевым шагом, в ногу. В результате мост разрушился.

Или самая обычная картинка – ребенок на качелях. И кто-то рядом, раскачивающий их. Незначительные усилия, прикладываемые в нужный момент, позволяют добиться большой амплитуды колебаний и доставить малышу огромное удовольствие.

Не вдаваясь в математическое описание происходящего явления, попробуем качественно понять, что такое резонанс. Учебник физики определяет этот эффект как усиление амплитуды колебаний системы при совпадении частоты внешнего воздействия и собственной частоты. Небольшое пояснение. Частота колебаний – число колебаний в секунду.

Да, не совсем понятно, слова вроде бы все знакомые – резонанс, физика, частота собственных колебаний. А что это значит?

Для простоты восприятия вспомним другой пример – между двух опор (пусть это будут два берега ручья) лежит длинная широкая доска, она немного покачивается, колеблется, но выглядит надежной. Перейти через ручей вроде бы просто, вставай на доску и иди. Но вот какая незадача. При какой-то определённой скорости движения, или по-другому говоря, частоте шагов, доска начинает сильно раскачиваться, угрожая сбросить ходока. В этом случае опять выполняются условия резонанса – частота колебаний самой доски совпадает с частотой шагов пешехода. В результате амплитуда колебаний значительно увеличивается, итогом такого усиления могут стать неожиданные водные процедуры.

Подобное явление чрезвычайно широко распространено в самых разных областях. В электронике, медицине, в музыке, с чего и началось описание эффекта резонанса. Такое явление зачастую бывает полезным, позволяя, например, усиливать слабый сигнал. Звук струны скрипки усиливается ее корпусом, выступающим как резонатор, т.е. усилитель на какой-то определенной частоте. А звук самой скрипки усиливается благодаря хорошей акустике помещения.

Немного другое применение резонанса – усиление сигнала радиостанции. Опять все просто. Радиоволны доносят сигнал до антенны, оттуда он поступает в специальный входной контур, изменяя параметры которого можно усиливать сигнал нужной частоты. Этим мы и занимаемся, когда крутим ручку настройки приемника в поисках нужной нам радиостанции. В результате такого усиления сигнал выделенной радиостанции становится сильнее и успешно воспринимается приемником.

Из приведенных примеров становится понятным ответ на вопрос о том, что такое резонанс. Это общее увеличение усилия, полученное благодаря синхронизации возможностей самой системы и внешнего воздействия. Как итоговый пример – попытка выбраться из грязи на автомобиле методом “раскачки”. Водитель начинает попеременно двигаться на машине вперед и назад. Назад, затем разгон вперед, при неудаче опять разгон, но уже назад, и опять вперед. При таком подходе мощность двигателя суммируется с инерцией движения и во многих случаях позволяет преодолеть трудное место.

Даже того скромного количества приведенных примеров достаточно для понимания того, насколько широко применяется явление резонанса в технике и повседневной жизни.

В приведенном материале дан ответ на вопрос о том, что такое резонанс. Рассмотрены примеры проявления резонансных явлений в различных областях техники и культуры.

fb.ru

РЕЗОНАНС – это… Что такое РЕЗОНАНС?

  • РЕЗОНАНС — (франц. resonance, от лат. resono звучу в ответ, откликаюсь), относительно большой селективный (избирательный) отклик колебательной системы (осциллятора) на периодич. воздействие с частотой, близкой к частоте её собств. колебаний. При Р.… …   Физическая энциклопедия

  • РЕЗОНАНС — (фр., от лат. resonare раздаваться). В акустике: условия полного распространения звука. Доска, служащая для усиления звучности струн в музыкальных инструментах. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910.… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Резонанс — Резонанс: а резонансные кривые линейных осцилляторов при различной добротности Q(Q3>Q2>Q1), x интенсивность колебаний; б зависимость фазы от частоты при резонансе. РЕЗОНАНС (французское resonance, от латинского resono откликаюсь), резкое… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — РЕЗОНАНС, резонанса, мн. нет, муж. (от лат. resonans дающий отзвук). 1. Ответное звучание одного из двух тел, настроенных в унисон (физ.). 2. Способность увеличивать силу и длительность звука, свойственная помещениям, внутренняя поверхность… …   Толковый словарь Ушакова

  • резонанс — отзвук, резонон, мезомерия, отклик, адрон, частица, отголосок Словарь русских синонимов. резонанс см. отклик Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2 …   Словарь синонимов

  • РЕЗОНАНС — РЕЗОНАНС, резкое увеличение амплитуды колебаний механической или акустической системы, в случае вынужденных колебаний, вызванных внешним источником. Это явление возникает, когда ЧАСТОТА приложенной силы равна собственной частоте колебаний системы …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — (франц. resonance от лат. resono откликаюсь), резкое возрастание амплитуды установившихся вынужденных колебаний при приближении частоты внешнего гармонического воздействия к частоте одного из собственных колебаний системы …   Большой Энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — муж., франц. зык, гул, рай, отзвук, отгул, гул, отдача, наголосок; звучность голоса, по местности, по размерам комнаты; звучность, звонкость музыкального орудия, по устройству его. | В рояле, фортепиано, гуслях: дек, палуба, ·стар. полочка, доска …   Толковый словарь Даля

  • РЕЗОНАНС — (от лат. resonare – повторять) колебания одного из колеблющихся тел, «настроенных» на определенное число колебаний (все тела более или менее способны производить их), которые взаимодействуют с колебаниями, производимыми др. телом, колеблющимся с… …   Философская энциклопедия

  • РЕЗОНАНС — 1. В общем механическом смысле отклик тела, способного колебаться с определенным периодом (т. наз. собственным периодом колебаний), на дошедшие до него колебания того же периода. Явления Р. выражаются обычно в значительном увеличении амплитуды… …   Морской словарь

  • dic.academic.ru

    Определение резонанса простыми словами

    Понятие резонанса используется в нескольких науках, известен механический, акустический и электрический резонанс. Нас в первую очередь интересует само понятие и его определение в физике и электротехнике. Нужно отметить, что большую роль в исследовании этого исследования сыграл Никола Тесла, один из самых знаменитых физиков 20 века.

    Графическое отображение

    Физическое определение имеет довольно сложный и громоздкий вид, на первый взгляд, но если разобраться, там нет ничего сверхъестественного. Резонанс – это частотно-избирательный пиковый отклик колебательной системы на периодическое воздействие силы или сил, при совпадении их амплитуды с внутренними значениями системы.

    Физическое определение

    Свойство колебательной системы значительно увеличивать амплитуду при воздействии внешней силы с частотой, совпадающей с внутренней частотой системы, было описано ещё Галилео Галилеем в 1602 году в работе, посвящённой изучению струнного инструмента и маятников.

    Явление получило название резонанс, от латинского «resono» – «откликаюсь». Позже были выявлены и остальные свойства и характеристики этого физического явления. Также была отмечена интересная особенность этого явления – выделение или усиление слабого сигнала, которая в настоящее время является востребованной во многих областях знаний, в том числе электротехнике.

    Исследованием этого явления занимались такие мэтры, как Герц и Тесла. И если Герц только исследовал и структурировал информацию по нему, то Никола Тесла пытался использовать его свойства для передачи энергии на расстояния. Как пример, так называемая башня Ворденклиф, представляющая собой резонансный трансформатор. Теория Теслы о всемирной беспроводной сети была основана на использовании резонансных приёмо-передающих башен. Винтовой резонатор в виде катушки Теслы и расположенный на высоте терминал могли бы использоваться в качестве этих станций.

    Данный принцип широко используется в повседневной жизни, например, акустические музыкальные инструменты, особенности архитектуры культурных сооружений и даже выталкивание автомашины, застрявшей в грязи.

    Интересно. Наиболее ярким впечатлением от резонанса обладает история с разрушившимся мостом, разрушение произошло из-за совпадения частоты собственных колебаний моста и шагающих по нему в ногу солдат.

    Достоинства и недостатки явления

    Как и других физических явлений, исследования резонанса велись с целью использовать его действие в полезных целях, но как выяснилось, плюсы и минусы резонанса примерно равноценны. При неверном использовании он может разрушить систему, а при правильном – усилить сигнал, главное – определить границу, до какой мощности его довести.

    Эталоном использования его в электротехнике может служить трансформатор Тесла, на сегодняшний день являющийся классическим примером высокочастотных трансформаторов, основанных на этом эффекте. Он представляет собой открытый последовательный колебательный контур, который при подаче на него напряжения, равного по частоте внутренней частоте самой системы, повышает напряжение до критической величины, при необходимости, усиливая любой сигнал, попавший в него. Как и другие резонаторы, это устройство состоит из внешней и внутренней катушек.

    Важно! Создание самодельной катушки Теслы высокой мощности при включении может вывести из строя расположенные рядом электроприборы. Причиной будет создание мощного электромагнитного поля и возможный резонанс других электроприборов.

    Трансформатор Тесла

    Резонанс в электрических цепях

    В том случае, если частота напряжения, подаваемого извне, совпадает с частотой колебаний внутри сети, то возникает электрический резонанс. Это проявляется в возрастании напряжения и силы тока внутри системы, это может, как вывести приборы и элементы сети из строя, но, с другой стороны, позволить усилить какой-либо сигнал или ток.

    Различают параллельный и последовательный резонанс. Последовательный –происходит в последовательном колебательном контуре при его подключении к напряжению со значением, совпадающим с его собственным. Параллельный, он же резонанс токов, – состоит из параллельного контура. Он усиливает силу тока, в отличие от последовательного, который увеличивает напряжение. Существует также комбинированный, последовательно-параллельный резонанс, он совмещает возможности резонанса тока и напряжения.

    На этом принципе основаны так называемые высокочастотные резонансные трансформаторы, известные также как катушки Тесла. Из-за этого явления растут потенциал и сила тока, вплоть до того, что из-за ионизации атомов газа около обмотки возникают различные визуальные эффекты в виде электрической дуги и коронных разрядов.

    Башня Ворденклиф (реконструкция)

    Эти устройства широко применяются в радиоэлектронике, например, как усилители сигнала. Кроме того на основе открытых колебательных контуров и электрического резонанса созданы и работают антенны, обеспечивающие как связь, так и нужды армии. Резонаторы используются:

    • РЛС дальнего и ближнего обзора, как усилители принимаемого отражённого сигнала;
    • радиостанции;
    • радиоприёмники и другие принимающие устройства.

    Явление резонанса исследовалось величайшими учёными-физиками: Герцем, Н. Теслой, Т. Хардом и другими. Его пытались использовать для беспроводниковой передачи энергии и в качестве оружия.

    Видео

    Оцените статью:

    elquanta.ru

    Что такое этот резонанс, и практические примеры возникновения

    Из курса обучения в школе и институте многие вынесли определение резонанса, как явления постепенного или резкого возрастания амплитуды колебаний некоторого тела, когда к нему прикладывается внешняя сила с определенной частотой. Однако ответить практическими примерами на вопрос, что такое резонанс, могут немногие.

    Физическое определение и привязка к объектам

    Резонанс, согласно определению, можно понять как достаточно простой процесс:

    • существует тело, находящееся в состоянии покоя или колеблющееся с определенной частотой и амплитудой;
    • на него действует внешняя сила с собственной частотой;
    • в случае, когда частота внешнего воздействия совпадает с собственной частотой рассматриваемого тела, возникает постепенное или резкое возрастание амплитуды колебаний.

    Однако, на практике явление рассматривается в виде гораздо более сложной системы. В частности, тело может быть представлено не как единый объект, а сложная структура. Резонанс возникает при совпадении частоты внешней силы с так называемой суммарной эффективной колебательной частотой системы.

    Резонанс, если рассматривать его с позиций физического определения, непременно должен приводить к разрушению объекта. Однако, на практике существует понятие добротности колебательной системы. В зависимости от ее значения, резонанс может приводить к различным эффектам:

    • при низкой добротности система не способна в большой мере сохранять поступающие извне колебания. Поэтому наблюдается постепенное повышение амплитуды собственных колебаний до того уровня, когда сопротивление материалов или соединений не приводит к стабильному состоянию;
    • высокая, близкая к единице добротность — самая опасная среда, в которой резонанс приводит, зачастую, к необратимым последствиям. Среди них может быть как механическое разрушение объектов, так и выделение большого количества тепла на уровнях, которые могут привести к возгоранию.

    Также, резонанс возникает не только при действии внешней силы колебательного характера. Степень и характер реакции системы, в большой степени, отвечает за последствия действия направленных извне сил. Поэтому резонанс может возникнуть в самых разных случаях.

    Хрестоматийный пример

    Самый употребительный пример, которым описывается явление резонанса — это случай, когда рота солдат шла по мосту и обрушила его. С физической точки зрения в этом явлении нет ничего сверхъестественного. Шагая в ногу, солдаты вызвали колебания, которые совпали с собственной эффективной колебательной частотой системы моста.

    Множество людей посмеивалось над данным примером, считая явление только теоретически возможным. Но достижения технического прогресса доказали теорию.

    В сети существует реальное видео поведения пешеходного моста в Нью-Йорке, который постоянно сильно раскачивался и едва не рухнул. Автор творения, которое собственной механикой подтверждает теорию, когда резонанс возникает от движения людей, даже хаотического — французский архитектор, автор подвесного моста Виадук Мийо, сооружения с самыми высокими опорными колоннами.

    Инженеру пришлось потратить много времени и денег, чтобы снизить добротность системы пешеходного моста до приемлемого уровня и добиться того, чтобы не было значительных колебаний. Пример работы над данным проектом — это иллюстрация того, как последствия резонанса можно обуздать в системах с низкой добротностью.

    Примеры, которые повторяют многие

    Еще один пример, который даже участвует в анекдотах — это раскалывание посуды звуковыми колебаниями, от занятий на скрипке и даже пения. В отличие от роты солдат, данный пример неоднократно наблюдался и даже специально проверялся. Действительно, возникающий при совпадении частот резонанс приводит к раскалыванию тарелок, бокалов, чашек и другой посуды.

    Это пример развития процесса в условиях системы с высокой добротностью. Материалы, из которых сделана посуда — это достаточно упругие среды, в которых колебания распространяются с малыми затуханиями. Добротность таких систем очень высока, и хотя полоса совпадения частот довольно узкая, резонанс приводит к сильному увеличению амплитуды, в результате чего материал разрушается.

    Пример действия постоянной силы

    Еще один пример, где проявилось разрушительное действие — это рухнувший Такомский подвесной мост. Данный случай и видео волнообразного раскачивания конструкции даже рекомендовано к просмотру на факультетах физики университетов, как самый хрестоматийный пример такого явления резонанса.

    Разрушение подвесного моста под действием ветра — это иллюстрация того, как относительно постоянная сила вызывает резонанс. Происходит следующее:

    • порыв ветра отклоняет часть конструкции — внешняя сила способствует возникновению колебаний;
    • при обратном движении конструкции, сопротивления воздуха недостаточно, чтобы погасить колебание или снизить его амплитуду;
    • вследствие упругости системы, начинается новое движение, которое усиливает ветер, продолжающий дуть в одном направлении.

    Это пример поведения комплексного объекта, где резонанс развивается на фоне высокой добротности и значительной упругости, под действием постоянного воздействия силы в одном направлении. К сожалению, Такомский мост — это не единственный пример обрушения конструкций. Случаи наблюдались и наблюдаются по всему миру, в том числе и в России.

    Контролируемое применение

    Резонанс может применяться и в контролируемых, четко определенных условиях. Среди всего множества примеров можно легко вспомнить радиоантенны, даже разрабатываемые любителями. Здесь применяется принцип резонанса при поглощении энергии электромагнитной волны. Каждая система разрабатывается под отдельную полосу частот, в которой наиболее эффективна.

    Установки МРТ применяют другой тип явления — различное поглощение колебаний клетками и структурами человеческого тела. Процесс ядерного магнитного резонанса использует излучение различной частоты. Резонанс, возникающий в тканях, приводит к легкому распознаванию конкретных структур. Меняя частоту, можно исследовать те или иные области, решать разнообразные задачи.

    Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

    elektro.guru

    РЕЗОНАНС – это… Что такое РЕЗОНАНС?

  • РЕЗОНАНС — (франц. resonance, от лат. resono звучу в ответ, откликаюсь), относительно большой селективный (избирательный) отклик колебательной системы (осциллятора) на периодич. воздействие с частотой, близкой к частоте её собств. колебаний. При Р.… …   Физическая энциклопедия

  • Резонанс — Резонанс: а резонансные кривые линейных осцилляторов при различной добротности Q(Q3>Q2>Q1), x интенсивность колебаний; б зависимость фазы от частоты при резонансе. РЕЗОНАНС (французское resonance, от латинского resono откликаюсь), резкое… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — РЕЗОНАНС, резонанса, мн. нет, муж. (от лат. resonans дающий отзвук). 1. Ответное звучание одного из двух тел, настроенных в унисон (физ.). 2. Способность увеличивать силу и длительность звука, свойственная помещениям, внутренняя поверхность… …   Толковый словарь Ушакова

  • резонанс — отзвук, резонон, мезомерия, отклик, адрон, частица, отголосок Словарь русских синонимов. резонанс см. отклик Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2 …   Словарь синонимов

  • РЕЗОНАНС — РЕЗОНАНС, резкое увеличение амплитуды колебаний механической или акустической системы, в случае вынужденных колебаний, вызванных внешним источником. Это явление возникает, когда ЧАСТОТА приложенной силы равна собственной частоте колебаний системы …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — (франц. resonance от лат. resono откликаюсь), резкое возрастание амплитуды установившихся вынужденных колебаний при приближении частоты внешнего гармонического воздействия к частоте одного из собственных колебаний системы …   Большой Энциклопедический словарь

  • РЕЗОНАНС — РЕЗОНАНС, а, муж. 1. Возбуждение колебаний одного тела колебаниями другого той же частоты, а также ответное звучание одного из двух тел, настроенных в унисон (спец.). 2. Способность усиливать звук, свойственная резонаторам или помещениям, стены к …   Толковый словарь Ожегова

  • РЕЗОНАНС — муж., франц. зык, гул, рай, отзвук, отгул, гул, отдача, наголосок; звучность голоса, по местности, по размерам комнаты; звучность, звонкость музыкального орудия, по устройству его. | В рояле, фортепиано, гуслях: дек, палуба, ·стар. полочка, доска …   Толковый словарь Даля

  • РЕЗОНАНС — (от лат. resonare – повторять) колебания одного из колеблющихся тел, «настроенных» на определенное число колебаний (все тела более или менее способны производить их), которые взаимодействуют с колебаниями, производимыми др. телом, колеблющимся с… …   Философская энциклопедия

  • РЕЗОНАНС — 1. В общем механическом смысле отклик тела, способного колебаться с определенным периодом (т. наз. собственным периодом колебаний), на дошедшие до него колебания того же периода. Явления Р. выражаются обычно в значительном увеличении амплитуды… …   Морской словарь

  • de.academic.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о