Rezonanse pret dabisko frekvenci
Rezonanse un dabiskā frekvence ir divas ļoti svarīgas tēmas, kas tiek apspriestas zem tēmas viļņi un vibrācijas. Tam ir arī būtiska nozīme 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 dabiskā frekvence ir ļoti svarīga; tā ir frekvence, kurai sistēma sekos, ja sistēma ir nodrošināta ar nelielu svārstību. Tādi notikumi kā zemestrīces un vēji var izraisīt objektu iznīcināšanu ar tādu pašu biežumu kā pats notikums. Ir ļoti svarīgi saprast un izmērīt sistēmas dabisko frekvenci, lai to pasargātu no šādām dabas katastrofām. Dabiskā frekvence ir tieši saistīta ar rezonansi. Tas tiks paskaidrots vēlāk. Tādām sistēmām kā ēkas, elektroniskās un elektriskās ķēdes, optiskās sistēmas, skaņas sistēmas un pat bioloģiskās sistēmas ir dabiskas frekvences. Atkarībā no sistēmas tie var būt pretestības, svārstību vai superpozīcijas formā.
Rezonanse
Kad sistēmai (piem., svārstam) tiek dota neliela svārstība, tā sāks šūpoties. Biežums, ar kādu tas šūpojas, ir sistēmas dabiskā frekvence. Tagad iedomājieties periodisku ārēju spēku, kas tiek pielietots sistēmai. Šī ārējā spēka frekvence ne vienmēr ir līdzīga sistēmas dabiskajai frekvencei. Šis spēks mēģinās oscilēt sistēmu līdz spēka frekvencei. Tas rada nevienmērīgu modeli. Daļu enerģijas no ārējā spēka absorbē sistēma. Tagad aplūkosim gadījumu, kad frekvences ir vienādas. Šajā gadījumā svārsts brīvi šūpojas ar maksimālo enerģiju, kas tiek absorbēta no ārējā spēka. To sauc par rezonansi. Šajā gadījumā, pat ja svārsts un spēks neatrastos vienā fāzē, svārsts galu galā pielāgotos spēka fāzei. Šī ir piespiedu svārstība. Tā kā svārsts rezonansē absorbē vislielāko enerģijas daudzumu, svārsta amplitūda ir maksimālā rezonansē. Šīs ir zemestrīču un vētru radītās briesmas. Pieņemsim, ka ēkas dabiskā frekvence ir tāda pati kā zemestrīces frekvence, ēka šūpojas ar lielāko amplitūdu, kas galu galā sabruks. LCR shēmās ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek pie minimālās pretestības. Frekvence, kas atbilst minimālajai frekvencei, ir rezonanses frekvence. Pie augstākās pretestības sistēma tiek uzskatīta par antirezonansu. Šo rezonansi un antirezonansi plaši izmanto attiecīgi regulēšanas shēmās un filtru shēmās.
Kāda ir atšķirība starp rezonansi un dabisko frekvenci?
• Dabiskā frekvence ir sistēmas īpašība.
• Rezonanse ir notikums, kas rodas, kad sistēma tiek nodrošināta ar ārēju periodisku spēku, kam ir naturālā frekvence.
• Dabisko frekvenci var aprēķināt sistēmai.
• Pievadītā spēka amplitūda nosaka rezonanses amplitūdu.
