Resonanssi vs luonnollinen taajuus
Resonanssi ja luonnollinen taajuus ovat kaksi erittäin tärkeää aihetta, joista keskustellaan aaltojen ja värähtelyjen alla. Sillä on myös tärkeä rooli sellaisilla aloilla kuin piiriteoria, katastrofien hallinta, tekniikka ja jopa biotieteet. Tässä artikkelissa yritetään keskustella näistä kahdesta ilmiöstä, niiden merkityksestä, samankaltaisuuksista ja lopulta eroista.
Luonnollinen taajuus
Jokaisella järjestelmällä on ominaisuus, jota kutsutaan luonnolliseksi taajuudeksi. Järjestelmän luonnollinen taajuus on erittäin tärkeä; se on taajuus, jota järjestelmä seuraa, jos järjestelmälle annetaan pieni värähtely. Maanjäristykset ja tuulet voivat tuhota esineitä samalla luonnollisella taajuudella kuin itse tapahtuma. On erittäin tärkeää ymmärtää ja mitata järjestelmän luonnollinen taajuus sen suojaamiseksi tällaisilta luonnonkatastrofeilta. Luonnollinen taajuus liittyy suoraan resonanssiin. Se selitetään myöhemmin. Rakennuksilla, elektronisilla ja sähköisillä piireillä, optisilla järjestelmillä, äänijärjestelmillä ja jopa biologisilla järjestelmillä on luonnolliset taajuudet. Ne voivat olla impedanssin, värähtelyn tai superposition muodossa järjestelmästä riippuen.
Resonanssi
Kun järjestelmälle (esim. Heiluri) annetaan pieni värähtely, se alkaa heilua. Taajuus, jolla se heilahtaa, on järjestelmän luonnollinen taajuus. Kuvittele nyt järjestelmään kohdistuva säännöllinen ulkoinen voima. Tämän ulkoisen voiman taajuus ei välttämättä ole samanlainen kuin järjestelmän luonnollinen taajuus. Tämä voima yrittää värähtellä järjestelmää voiman taajuuteen. Tämä luo epätasaisen kuvion. Järjestelmä absorboi jonkin verran ulkoisesta voimasta tulevaa energiaa. Tarkastellaan nyt tapausta, jossa taajuudet ovat samat. Tällöin heiluri heilahtaa vapaasti ulkoisen voiman absorboiman enimmäisenergian avulla. Tätä kutsutaan resonanssiksi. Vaikka heiluri ja voima eivät olisikaan samassa vaiheessa, heiluri sopeutuu lopulta voiman vaiheeseen. Tämä on pakotettu värähtely. Koska heiluri absorboi suurimman määrän energiaa resonanssilla, heilurin amplitudi on suurin resonanssissa. Tämä on vaara, jota maanjäristykset ja myrskyt aiheuttavat. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksessä, rakennus heilahtaa suurimmalla amplitudilla, joka lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Kaikkien LCR-yhdistelmien impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä.heilurin amplitudi on maksimi resonanssissa. Tämä on vaara, jota maanjäristykset ja myrskyt aiheuttavat. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksessä, rakennus heilahtaa suurimmalla amplitudilla, joka lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Kaikkien LCR-yhdistelmien impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä.heilurin amplitudi on maksimi resonanssissa. Tämä on vaara, jota maanjäristykset ja myrskyt aiheuttavat. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksessä, rakennus heilahtaa suurimmalla amplitudilla, joka lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Kaikkien LCR-yhdistelmien impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksessä, rakennus heilahtaa suurimmalla amplitudilla, joka lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Kaikkien LCR-yhdistelmien impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksessä, rakennus heilahtaa suurimmalla amplitudilla, joka lopulta romahtaa. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Kaikkien LCR-yhdistelmien impedanssi riippuu vaihtoehtoisen virran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä. Resonanssi tapahtuu pienimmällä impedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan anti-resonanssi. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja vastaavasti suodatinpiireissä.
Mitä eroa on resonanssilla ja luonnollisella taajuudella?
• Luonnollinen taajuus on järjestelmän ominaisuus.
• Resonanssi on tapahtuma, joka tapahtuu, kun järjestelmään annetaan ulkoinen jaksollinen voima, jolla on luonnollinen taajuus.
• Luonnollinen taajuus voidaan laskea järjestelmälle.
• Syötetyn voiman amplitudi määrää resonanssin amplitudin.
