Nejlepší příklad rezonance, vysvětlující jeho podstatu

Než se seznámíme s fenoménem rezonance, je nutné studovat fyzikální pojmy spojené s tím. Není tolik lidí, takže si pamatujte a pochopte jejich význam nebude těžké. Takže o všechno v pořádku.

Jaká je amplituda a četnost pohybu?

Představte si obyčejný dvůr, kde dítě sedí na houpačce a mává nohy k houpání. V době, kdy se podaří houpat houpačku a dosáhnou jednotný pohyb z jedné strany na druhou, můžete vypočítat amplitudu a frekvenci pohybu.

Amplituda je největší délka odchýlení od místa, kde bylo tělo v rovnovážné poloze. Pokud vezmeme náš příklad švihu, pak amplituda může být považována za nejvyšší bod, na který dítě kývalo.

Frekvence je počet kmitů nebo vibračních pohybů za jednotku času. Frekvence v Hz je měřena (1 Hz = 1 oscilace za sekundu). Vraťme se k našemu houpání: pokud dítě za 1 sekundu projde pouze polovinou celé délky houpačky, bude jeho frekvence 0,5 Hz.

Jak je frekvence spojena s fenoménem rezonance?

Již jsme zjistili, že frekvence charakterizuje počet kmitů objektu za sekundu. Představte si, že slabě houpavé dítě, dospělý člověk pomáhá houpat, znovu a znovu tlačí houpačku. V tomto případě mají tyto šoky také svou vlastní frekvenci, která zvýší nebo sníží amplitudu houpačky systému "swing-child".

Předpokládejme, že dospělý tlačí houpačku v době, kdy se pohybují směrem k němu, v tomto případě frekvence nebude zvyšovat dopravní amlitudu visící houpačky. To znamená, že vnější síla (v tomto případě třes) nepřispívá k zesílení oscilace systému.

Pokud frekvence, s jakou dospělý otřásá dítě, je číselně stejná jako frekvence houpání, může dojít k rezonanci. Jinými slovy, příkladem rezonance je koincidence frekvence samotného systému s frekvencí nucených kmitů. Je logické si představit, že frekvence nucené oscilace a rezonance jsou vzájemně propojeny.

Kde vidíte příklad rezonance?

Je důležité si uvědomit, že příklady projevu rezonance se vyskytují prakticky ve všech oblastech fyziky, od zvukových vln po elektřinu. Význam rezonance spočívá v tom, že když frekvence hnací síly odpovídá přirozenému kmitočtu systému, pak v tom okamžiku amplituda kmitání dosáhne nejvyšší hodnoty.

Následující příklad rezonance poskytne pohled na podstatu. Předpokládejme, že chodíte po tenké desce, která je přes řeku. Když se frekvence kroků shoduje s frekvencí nebo dobou celého systému (lidská deska), pak se deska začne silně měnit (sklon dolů a nahoru). Pokud se budete i nadále pohybovat ve stejných krocích, rezonance způsobí silnou fluktuační amplitudu desky, která je mimo povolenou hodnotu systému a nakonec to povede k nevyhnutelnému rozbití mostu.

Tam jsou také ty oblasti fyziky, kde je možné použít takový jev jako užitečnou rezonanci. Příklady vás mohou překvapit, protože to obvykle používáme intuitivně, aniž bychom se věděli o vědecké stránce otázky. Takže například používáme rezonanci, když se snažíme vytáhnout auto z jámy. Nezapomeňte, že je nejsnadnější dosáhnout výsledku pouze tehdy, když zatlačíte vůz v okamžiku jeho pohybu dopředu. Tento příklad rezonance zvyšuje amplitudu pohybu, čímž pomáhá vytáhnout stroj.

Příklady škodlivé rezonance

Je těžké říci, co je v našem životě více rezonanční: dobré nebo poškozující nás. Existuje mnoho strašidelných důsledků fenoménu rezonance. Zde jsou nejznámější události, na kterých lze pozorovat příklad rezonance.

1. Ve Francii, ve městě Angera, v roce 1750 prošel unášený voják v noze řetězovým mostem. Když se frekvence jejich kroků shodovala s frekvencí bez oscilací můstek prudce vzrostl amplitudu kmitů (amplituda). Objevila se rezonance a řetězy se oddělily a most se zhroutil do řeky.
2. Tam byly případy, kdy ve vesnicích byl dům zničen kvůli kamionu, který projížděl po hlavní silnici.

Jak můžete vidět, rezonance může mít velmi nebezpečné důsledky, proto by inženýři měli pečlivě prozkoumat vlastnosti stavebních objektů a správně vypočítat jejich vibrační frekvence.

Užitečné rezonance

Rezonance se neomezuje pouze na katastrofální důsledky. Při pečlivém studiu okolního světa můžete pozorovat pro člověka spoustu dobrých a výnosných výsledků. Zde je jeden živý příklad rezonance, který dělá lidi těšit estetické potěšení.

Zařízení mnoha hudebních nástrojů pracuje na principu rezonance. Vezměte si housle: tělo a řetízek tvoří jediný oscilační systém, uvnitř kterého je kolík. Prostřednictvím toho jsou vysílány kmity oscilací od horní paluby k nižší. Když lyutier pohání luk podél struny, ten druhý jako šíp vyhrává síla elasticity tření kolofonového povrchu a letí v opačném směru (začíná pohybovat v opačném směru). Existuje rezonance, která se přenáší do případu. A uvnitř jsou zvláštní otvory - efs, skrze které je rezonance vydávána venku. Takto je ovládán v mnoha strunných nástrojích (kytara, harfa, violoncello atd.).