Resonans vs naturlig frekvens
Resonans og naturlig frekvens er to meget vigtige emner, der diskuteres under emnet bølger og vibrationer. Det spiller også en vigtig rolle inden for områder som kredsløbsteori, katastrofestyring, teknik og endda biovidenskab. Denne artikel vil forsøge at diskutere disse to fænomener, deres betydning, deres ligheder og endelig deres forskelle.
Naturlig frekvens
Hvert system har en egenskab kaldet den naturlige frekvens. Den naturlige frekvens af et system er meget vigtig; det er frekvensen, som systemet følger, hvis systemet er forsynet med en lille svingning. Begivenheder som jordskælv og vind kan ødelægge genstande med den samme naturlige frekvens som selve begivenheden. Det er meget vigtigt at forstå og måle den naturlige frekvens af et system for at beskytte det mod sådanne naturkatastrofer. Naturlig frekvens er direkte relateret til resonans. Det forklares senere. Systemer som bygninger, elektroniske og elektriske kredsløb, optiske systemer, lydsystemer og endog biologiske systemer har naturlige frekvenser. De kan være i form af impedans, svingning eller superposition afhængigt af systemet.
Resonans
Når et system (f.eks. Et pendul) får en lille svingning, begynder det at svinge. Frekvensen, hvormed den svinger, er systemets naturlige frekvens. Forestil dig nu en periodisk ekstern kraft, der anvendes på systemet. Frekvensen af denne eksterne kraft svarer ikke nødvendigvis til systemets naturlige frekvens. Denne kraft vil forsøge at svinge systemet til kraftens frekvens. Dette skaber et ujævnt mønster. Noget energi fra den eksterne kraft absorberes af systemet. Lad os nu overveje tilfældet, hvor frekvenserne er ens. I dette tilfælde vil pendulet svinge frit med maksimal energi absorberet fra den ydre kraft. Dette kaldes resonans. I dette tilfælde, selv hvis pendulet og kraften ikke var i samme fase, ville pendulet til sidst tilpasse sig kraftens fase. Dette er en tvungen svingning. Da pendulet absorberer den højeste mængde energi ved resonans, er amplituden af pendulet et maksimum ved resonans. Dette er den fare, jordskælv og storme medfører. Antag, at den naturlige frekvens af en bygning er den samme som for jordskælvet, bygningen vil svinge med den højeste amplitude, der til sidst kollapser. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen for enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Pendulets amplitude er maksimalt ved resonans. Dette er den fare, jordskælv og storme medfører. Antag, at den naturlige frekvens af en bygning er den samme som for jordskælvet, bygningen vil svinge med den højeste amplitude, der til sidst kollapser. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen af enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Pendulets amplitude er maksimalt ved resonans. Dette er den fare, jordskælv og storme medfører. Antag, at den naturlige frekvens af en bygning er den samme som for jordskælvet, bygningen vil svinge med den højeste amplitude, der til sidst kollapser. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen af enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Antag, at den naturlige frekvens af en bygning er den samme som for jordskælvet, bygningen vil svinge med den højeste amplitude, der til sidst kollapser. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen for enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Antag, at den naturlige frekvens af en bygning er den samme som for jordskælvet, bygningen vil svinge med den højeste amplitude, der til sidst kollapser. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen for enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb. Resonansen finder sted ved den minimale impedans. Frekvensen svarende til minimumfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være antiresonant. Denne resonans og anti-resonans anvendes i vid udstrækning i henholdsvis tuning kredsløb og filter kredsløb.
Hvad er forskellen mellem resonans og naturlig frekvens?
• Naturlig frekvens er en egenskab ved et system.
• Resonans er en begivenhed, der opstår, når et system forsynes med den eksterne periodiske kraft, som har den naturlige frekvens.
• Den naturlige frekvens kan beregnes for et system.
• Amplituden for den leverede kraft bestemmer resonansens amplitude.
