Atšķirība starp rezonansi un dabisko frekvenci

Rezonanse pret dabisko frekvenci

Rezonanse un dabiskā frekvence ir divas ļoti svarīgas tēmas, kas apspriestas zem tēmas viļņiem un vibrācijām. Tai ir arī būtiska loma tādās jomās kā shēmu teorija, katastrofu pārvaldība, inženierzinātnes un pat dzīvības zinātnes. Šajā rakstā tiks mēģināts apspriest šīs divas parādības, to nozīmīgumu, līdzības un visbeidzot atšķirības.

Dabiskā frekvence

Katrai sistēmai ir īpašība, ko sauc par dabisko frekvenci. Ļoti svarīga ir sistēmas dabiskā frekvence; tā ir frekvence, kurai sistēma sekos, ja sistēmai tiek nodrošināta neliela svārstība. Notikumi, piemēram, zemestrīces un vēji, var iznīcināt objektus ar tādu pašu dabisko biežumu kā pats notikums. Ir ļoti svarīgi saprast un izmērīt sistēmas dabisko biežumu, lai pasargātu to no šādām dabas katastrofām. Dabiskā frekvence ir tieši saistīta ar rezonansi. Tas tiks paskaidrots vēlāk. Tādām sistēmām kā ēkas, elektroniskās un elektriskās shēmas, optiskās sistēmas, skaņas sistēmas un pat bioloģiskās sistēmas ir dabiskas frekvences. Atkarībā no sistēmas tie var būt pretestības, svārstību vai superpozīcijas veidā.

Rezonanse

Kad sistēmai (piemēram, svārstam) tiek dota neliela svārstība, tā sāks šūpoties. Frekvence, ar kādu tā svārstās, ir sistēmas dabiskā frekvence. Tagad iedomājieties periodisku ārēju spēku, kas tiek piemērots sistēmai. Šī ārējā spēka frekvence nebūt nav līdzīga sistēmas dabiskajam frekvencei. Šis spēks mēģinās svārstīties sistēmā līdz spēka frekvencei. Tas rada nevienmērīgu modeli. Sistēma absorbē daļu enerģijas no ārējā spēka. Tagad apskatīsim gadījumu, kad frekvences ir vienādas. Šajā gadījumā svārs var brīvi šūpoties ar maksimālo enerģiju, ko absorbē ārējs spēks. To sauc par rezonansi. Šajā gadījumā, pat ja svārsts un spēks nebūtu vienā fāzē, svārs galu galā pielāgojas spēka fāzei. Tas ir piespiedu svārstības. Tā kā svārsts rezonansē absorbē vislielāko enerģijas daudzumu, svārsta amplitūda ir maksimālā rezonansē. Šīs ir briesmas, ko rada zemestrīces un vētras. Pieņemsim, ka ēkas dabiskais biežums ir tāds pats kā zemestrīcē, ēka ar vislielāko amplitūdu galu galā sabruks. LCR ķēdēs ir arī rezonanses stāvoklis. Jebkuras LCR kombinācijas pretestība ir atkarīga no alternatīvās strāvas frekvences. Rezonanse notiek ar minimālo pretestību. Frekvence, kas atbilst minimālajai frekvencei, ir rezonanses frekvence. Ar lielāko pretestību tiek apgalvots, ka sistēma ir rezonējoša. Šo rezonansi un anti-rezonansi plaši izmanto attiecīgi tūninga ķēdēs un filtru ķēdēs.