Cos'è la risonanza? Il fenomeno della risonanza e le sue conseguenze. Hai la possibilità di non risuonare

L'essenza del fenomeno della risonanza (tradotto dal latino come "suono in risposta" o "rispondo") è un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni naturali osservate nelle strutture esposte a fattori esterni. La condizione principale per il suo verificarsi è la coincidenza della frequenza di queste oscillazioni esterne al sistema con i propri parametri di frequenza, a seguito dei quali iniziano a funzionare “all’unisono”.

Tipi di fenomeni di risonanza

Molto spesso, la risonanza in fisica si osserva quando si studiano le cosiddette formazioni “lineari”, i cui parametri non dipendono dallo stato attuale. I loro rappresentanti tipici sono strutture ad un grado di libertà (tra cui un carico sospeso su una molla o un circuito con un'induttanza e un elemento capacitivo collegati in serie).

Nota! In entrambi i casi si presuppone la presenza di un'influenza esterna al sistema dato (meccanica o elettrica).

Consideriamo più in dettaglio cos'è la risonanza e qual è la sua essenza.

Il fenomeno della risonanza può essere osservato in strutture dotate del seguente dispositivo meccanico. Supponiamo che vi sia un carico di massa M sospeso liberamente su una molla elastica. Su di esso agisce una forza esterna, la cui ampiezza varia secondo una sinusoide:

Per valutare la natura delle oscillazioni di un tale sistema, è necessario utilizzare la legge di Hooke, secondo la quale la forza causata dalla molla è pari a kx, dove x è l'entità della deviazione della massa M dalla posizione media. Il coefficiente k descrive le proprietà interne associate alla sua elasticità.

Sulla base di questi presupposti e dopo aver applicato semplici calcoli matematici, è possibile ottenere un risultato che permette di trarre le seguenti conclusioni:

Le vibrazioni meccaniche forzate appartengono alla categoria dei fenomeni armonici che hanno una frequenza che coincide con lo stesso parametro dello stimolo esterno;
L'ampiezza (intervallo), così come le caratteristiche di fase delle strutture meccaniche, dipendono da come i suoi parametri sono correlati alle caratteristiche dell'effetto armonico;
Quando è acceso sistema lineare veniva fornito un segnale o un effetto meccanico che non variava secondo una legge sinusoidale, fenomeni di risonanza venivano osservati solo in situazioni particolari;
Per il loro aspetto è necessario che la pompa esterna (segnale) contenga componenti armoniche paragonabili alla frequenza naturale del sistema.

Ciascuno di questi componenti, anche se ne vengono trovati diversi, causerà la propria risposta risonante. Inoltre la risposta complessa (secondo il principio di sovrapposizione) è pari alla somma delle stesse risposte osservate dall'azione di ciascuna delle componenti armoniche esterne.

Importante! Nel caso in cui tale effetto non contenga affatto componenti con frequenze simili, la risonanza non può verificarsi affatto.

Per analizzare tutti i componenti delle miscele che risuonano con le frequenze del sistema, viene utilizzato il metodo di Fourier, che consente di scomporre un'oscillazione complessa di forma arbitraria nei componenti armonici più semplici.

Circuito oscillatorio elettrico

Nei circuiti elettrici costituiti da un componente capacitivo C e da un induttore L, osservando fenomeni di risonanza, è necessario distinguere tra le seguenti due situazioni con caratteristiche diverse:

Collegamento seriale di elementi in un circuito;
La loro inclusione parallela.

Nel primo caso, quando le oscillazioni naturali coincidono con la frequenza dell'influenza esterna (EMF), cambiando secondo una legge sinusoidale, si osservano forti esplosioni di ampiezza, coincidenti in fase con la sorgente del segnale esterno.

Quando gli stessi elementi sono collegati in parallelo sotto l'influenza di un campo elettromagnetico armonico esterno, appare il fenomeno dell '"antirisonanza", consistente in una forte diminuzione dell'ampiezza del campo elettromagnetico.

Informazioni aggiuntive. Questo effetto, chiamato parallelo (o risonanza delle correnti), è spiegato dalla mancata corrispondenza delle fasi delle oscillazioni naturali ed esterne della FEM.

Alle frequenze di risonanza, le reattanze di ciascuno dei rami paralleli sono equalizzate in valore, in modo che in essi scorrano correnti di circa la stessa ampiezza (ma sono sempre fuori fase).

Di conseguenza, il segnale di corrente comune all'intero circuito è di un ordine di grandezza inferiore. Queste proprietà descrivono perfettamente il comportamento dei circuiti e delle catene di filtri, in cui si esprime molto chiaramente l'uso della risonanza per esigenze elettriche.

Strutture vibrazionali complesse

Nei sistemi con caratteristiche lineari, caratterizzati dall'utilizzo di più circuiti (due in un caso particolare), fenomeni di risonanza sono possibili solo se esiste una connessione tra loro.

Ai contorni collegati valgono le seguenti regole:

Conservano tutte le proprietà di base delle strutture lineari a circuito singolo;
In tali circuiti sono possibili oscillazioni a due frequenze di risonanza, dette normali;
Se l'influenza forzata non coincide in frequenza con nessuna di esse, quando cambia gradualmente, la “risposta” nel sistema avverrà in sequenza su ciascuna;
In questo caso, il suo grafico avrà la forma di una risonanza fusa o doppia con un picco smussato e due piccoli scoppi (“gobbe”);
Quando le frequenze normali non sono molto diverse tra loro e si avvicinano allo stesso parametro per i campi elettromagnetici esterni, la risposta del sistema avrà la stessa forma, ma le due “gobbe” praticamente si fonderanno in una sola;
La forma della curva di risonanza in quest'ultimo caso avrà quasi lo stesso aspetto della versione lineare a circuito singolo.

Nei circuiti con molti gradi di libertà si conservano sostanzialmente le stesse reazioni dei sistemi con due parametri.

Sistemi non lineari

La risposta dei sistemi le cui caratteristiche sono determinate stato attuale(sono chiamati non lineari), ne ha di più forma complessa e ha il carattere di manifestazioni asimmetriche. Questi ultimi dipendono dal rapporto tra le caratteristiche delle influenze esterne e le frequenze delle oscillazioni forzate naturali del sistema.

Nota! In questo caso possono apparire come parti frazionarie di frequenze che influenzano il sistema di oscillazioni o sotto forma di multipli di esse.

Un esempio di risposte osservate nei sistemi non lineari sono i cosiddetti fenomeni di ferrorisonanza. Sono possibili nei circuiti elettrici che includono induttanza con un nucleo ferromagnetico e appartengono alla categoria strutturale.

Quest'ultimo è spiegato dalle peculiarità della composizione della materia a livello atomico, studiandola si scopre che le strutture ferromagnetiche sono un insieme di un numero enorme di magneti elementari (spin). Ciascuno di questi stati in risposta al “pompaggio” esterno è determinato da molti fattori diversi, cioè si manifesta nella tecnologia come non lineare.

In conclusione, va riassunto che, indipendentemente dal tipo di sistema studiato, l'essenza dei fenomeni di risonanza risiede nell'osservazione delle risposte delle strutture oscillatorie alle influenze esterne ad esse applicate. Uno studio approfondito di questi fenomeni fisici consente di ottenere risultati pratici che facilitano l'introduzione di tecnologie completamente nuove nella produzione.

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La definizione del concetto di risonanza (risposta) in fisica è affidata a tecnici speciali che dispongono di grafici statistici che spesso riscontrano questo fenomeno. Oggi, la risonanza è una risposta selettiva in frequenza, in cui un sistema di vibrazione o un improvviso aumento della forza esterna fa sì che un altro sistema oscilli con maggiore ampiezza a determinate frequenze.

Principio operativo

Questo fenomeno è osservato, quando un sistema è in grado di immagazzinare e trasferire facilmente energia tra due o più diverse modalità di stoccaggio, come l'energia cinetica e potenziale. Tuttavia, si verifica una certa perdita da ciclo a ciclo, chiamata attenuazione. Quando lo smorzamento è trascurabile, la frequenza di risonanza è approssimativamente uguale alla frequenza naturale del sistema, che è la frequenza di oscillazione non forzata.

Questi fenomeni si verificano con tutti i tipi di oscillazioni o onde: meccaniche, acustiche, elettromagnetiche, magnetiche nucleari (NMR), spin degli elettroni (ESR) e risonanza della funzione d'onda quantistica. Tali sistemi possono essere utilizzati per generare vibrazioni di una certa frequenza (ad esempio strumenti musicali).

Il termine "risonanza" (dal latino resonantia, "eco") deriva dal campo dell'acustica, soprattutto negli strumenti musicali, come quando le corde iniziano a vibrare e producono suono senza input diretto da parte del suonatore.

Spingere un uomo su un'altalenaè un esempio comune di questo fenomeno. Un'altalena carica, un pendolo, ha una frequenza di vibrazione naturale e una frequenza di risonanza che resiste a essere spinta più velocemente o più lentamente.

Un esempio è l'oscillazione dei proiettili in un parco giochi, che agisce come un pendolo. La spinta di una persona mentre si oscilla a un intervallo di oscillazione naturale fa sì che l'oscillazione diventi sempre più alta (ampiezza massima), mentre il tentativo di oscillare a un ritmo più veloce o più lento crea archi più piccoli. Questo perché l'energia assorbita dalle vibrazioni aumenta quando gli urti corrispondono alle vibrazioni naturali.

La risposta si verifica ampiamente in natura ed è utilizzato in molti dispositivi artificiali. Questo è il meccanismo attraverso il quale vengono generate praticamente tutte le onde sinusoidali e le vibrazioni. Molti dei suoni che sentiamo, ad esempio quando colpiscono oggetti duri di metallo, vetro o legno, sono causati da brevi vibrazioni dell'oggetto. Luce e altre onde corte radiazioni elettromagnetiche creato dalla risonanza su scala atomica, come gli elettroni negli atomi. Altri termini e condizioni che potrebbero applicarsi caratteristiche benefiche questo fenomeno:

Meccanismi di cronometraggio degli orologi moderni, bilanciere in un orologio meccanico e cristallo di quarzo in un orologio.
Risposta delle maree della Baia di Fundy.
Risonanze acustiche degli strumenti musicali e del tratto vocale umano.
Distruzione di un bicchiere di cristallo sotto l'influenza di un tono musicale giusto.
Gli idiofoni frizionali, come la realizzazione di un oggetto di vetro (bicchiere, bottiglia, vaso), vibrano quando vengono strofinati attorno al bordo con la punta di un dito.
La risposta elettrica dei circuiti sintonizzati in radio e televisori che consentono la ricezione selettiva delle frequenze radio.
Creazione di luce coerente mediante risonanza ottica in una cavità laser.
Risposta orbitale, come esemplificato da alcune lune giganti gassose sistema solare.

Risonanze materiali su scala atomica sono la base di diversi metodi spettroscopici utilizzati nella fisica della materia condensata, ad esempio:

Rotazione elettronica.
Effetto Mossbauer.
Magnetico nucleare.

Tipi di fenomeno

Nel descrivere la risonanza, G. Galileo ha attirato l'attenzione sulla cosa più essenziale: la capacità di un sistema oscillatorio meccanico (pendolo pesante) di accumulare energia, che viene fornita da una fonte esterna con una certa frequenza. Le manifestazioni di risonanza hanno determinate caratteristiche in diversi sistemi e quindi si distinguono diversi tipi.

Meccanico e acustico

è la tendenza di un sistema meccanico ad assorbire più energia quando la sua frequenza di vibrazione corrisponde alla frequenza naturale di vibrazione del sistema. Ciò può portare a gravi fluttuazioni di movimento e persino a guasti catastrofici nelle strutture non finite, inclusi ponti, edifici, treni e aeroplani. Durante la progettazione delle strutture, gli ingegneri devono garantire che le frequenze di risonanza meccanica componenti non abbinare le frequenze oscillanti dei motori o di altre parti oscillanti per evitare fenomeni noti come disastro risonante.

Risonanza elettrica

Si verifica in un circuito elettrico ad una determinata frequenza di risonanza quando l'impedenza del circuito è minima in un circuito in serie o massima in un circuito in parallelo. La risonanza nei circuiti viene utilizzata per trasmettere e ricevere comunicazioni wireless come televisione, cellulare o radio.

Risonanza ottica

Una cavità ottica, chiamata anche cavità ottica, è una disposizione speciale di specchi che si forma risuonatore di onde stazionarie per onde luminose. Le cavità ottiche sono il componente principale dei laser, circondano il mezzo di amplificazione e forniscono feedback alla radiazione laser. Sono utilizzati anche negli oscillatori parametrici ottici e in alcuni interferometri.

La luce confinata all'interno della cavità produce ripetutamente onde stazionarie per frequenze di risonanza specifiche. I modelli di onde stazionarie risultanti sono chiamati "modalità". I modi longitudinali differiscono solo in frequenza, mentre i modi trasversali differiscono per frequenze diverse e hanno modelli di intensità diversi attraverso la sezione trasversale del fascio. I risonatori ad anello e le gallerie sussurranti sono esempi di risonatori ottici che non producono onde stazionarie.

Oscillazione orbitale

Nella meccanica spaziale si verifica una risposta orbitale, quando due corpi orbitali esercitano un'influenza gravitazionale regolare e periodica l'uno sull'altro. Questo di solito è dovuto al fatto che i loro periodi orbitali sono correlati dal rapporto tra due piccoli numeri interi. Le risonanze orbitali aumentano significativamente la reciproca influenza gravitazionale dei corpi. Nella maggior parte dei casi, ciò si traduce in un'interazione instabile in cui i corpi si scambiano quantità di moto e spostamento fino a quando la risonanza non esiste più.

In alcune circostanze, un sistema risonante può essere stabile e autocorrettivo per mantenere i corpi in risonanza. Esempi sono la risonanza 1:2:4 delle lune di Giove Ganimede, Europa e Io e la risonanza 2:3 tra Plutone e Nettuno. Le risonanze instabili con le lune interne di Saturno creano lacune negli anelli di Saturno. Un caso speciale di risonanza 1:1 (tra corpi con raggi orbitali simili) fa sì che i grandi corpi del Sistema Solare ripuliscano le zone attorno alle loro orbite, spingendo fuori quasi tutto il resto intorno a loro.

Atomico, parziale e molecolare

Risonanza magnetica nucleare (NMR)è un nome dato a un fenomeno di risonanza fisica associato all'osservazione di specifiche proprietà magnetiche quantomeccaniche di un nucleo atomico se è presente un campo magnetico esterno. Molti metodi scientifici utilizzano i fenomeni NMR per studiare la fisica molecolare, i cristalli e i materiali non cristallini. La NMR è anche comunemente utilizzata nelle moderne tecniche di imaging medico come la risonanza magnetica (MRI).

I benefici e i danni della risonanza

Per trarre qualche conclusione sui pro e contro della risonanza, è necessario considerare in quali casi può manifestarsi in modo più attivo e evidente per l'attività umana.

Effetto positivo

Il fenomeno della risposta è ampiamente utilizzato nella scienza e nella tecnologia. Ad esempio, il funzionamento di molti circuiti e dispositivi radio si basa su questo fenomeno.

Impatto negativo

Tuttavia, il fenomeno non è sempre utile. Spesso è possibile trovare riferimenti a casi in cui i ponti sospesi si sono rotti quando i soldati li hanno attraversati “al passo”. Allo stesso tempo, si riferiscono alla manifestazione dell'effetto risonante della risonanza e la lotta contro di essa diventa su larga scala.

Combattere la risonanza

Ma nonostante le conseguenze talvolta disastrose dell’effetto risposta, è del tutto possibile e necessario combatterlo. Per evitare il verificarsi indesiderato di questo fenomeno, viene solitamente utilizzato due modi per applicare simultaneamente la risonanza e combatterla:

Viene effettuata la "dissociazione" delle frequenze che, se coincidono, porteranno a conseguenze indesiderabili. Per fare ciò, aumentano l'attrito di vari meccanismi o modificano la frequenza naturale di vibrazione del sistema.
Aumentano lo smorzamento delle vibrazioni, ad esempio posizionando il motore su un rivestimento in gomma o su molle.

02 marzo 2016

La risonanza è un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni forzate, che si verifica quando la frequenza dell'influenza esterna si avvicina a determinati valori (frequenze di risonanza) determinati dalle proprietà del sistema oscillatorio. Un aumento di ampiezza si verifica quando la frequenza esterna (eccitante) coincide con la frequenza interna (naturale) del sistema oscillatorio. Con l'aiuto dei fenomeni di risonanza è possibile evidenziare e/o esaltare anche quelli molto deboli vibrazioni armoniche. La risonanza è un fenomeno in cui il sistema oscillatorio è particolarmente sensibile all'influenza di una certa frequenza della forza motrice.

Ci sono parecchie situazioni nella nostra vita in cui la risonanza si manifesta. Ad esempio, se avvicini un diapason che suona a uno strumento musicale a corde, l'onda acustica emanata dal diapason causerà la vibrazione della corda sintonizzata sulla frequenza del diapason e suonerà da sola.

Un altro esempio è il noto esperimento con il vetro a pareti sottili. Se si misura la frequenza del suono alla quale un bicchiere suona e si applica il suono con la stessa frequenza da un generatore di frequenza, ma con un'ampiezza maggiore, attraverso un amplificatore e un altoparlante al vetro, le sue pareti risuonano con la frequenza del suono proveniente dall'altoparlante e inizia a vibrare. Aumentare l'ampiezza di questo suono fino ad un certo livello porta alla distruzione del vetro.

Biorisonanza: con Antica Rus' e fino ai nostri tempi

I nostri antenati ortodossi, decine di migliaia di anni prima dell'arrivo del cristianesimo nella Rus', conoscevano bene il potere del suono delle campane e cercavano di installare un campanile in ogni villaggio! Per questo motivo, nel Medioevo, la Rus', ricca di campane, evitò le devastanti epidemie di peste, a differenza dell'Europa (Gallia), in cui i santi inquisitori bruciarono sul rogo non solo tutti gli scienziati e i sapienti, ma anche tutti gli antichi Libri “eretici” scritti nell'alfabeto glagolitico che conservavano conoscenza unica i nostri antenati, compreso il potere della risonanza!

Pertanto, tutta la conoscenza ortodossa accumulata nel corso dei secoli fu proibita, distrutta e sostituita dalla nuova fede cristiana. Tuttavia, fino ad oggi, i dati sulla biorisonanza sono vietati. Anche dopo secoli, tutte le informazioni sui metodi di trattamento che non portano profitto all'industria farmaceutica vengono taciute. Mentre il fatturato annuo multimiliardario dei prodotti farmaceutici cresce ogni anno.

Un esempio lampante dell'uso delle frequenze di risonanza nella Rus', e questo è un fatto che non può essere evitato. Quando nel 1771 (1771) scoppiò un'epidemia di peste a Mosca, Caterina II inviò il conte Orlov da San Pietroburgo con quattro guardie di vita e un enorme staff di medici. Tutta la vita a Mosca era paralizzata. Per scongiurare la “pestilenza”, i laici fumigavano le loro case, accendevano grandi fuochi nelle strade, e tutta Mosca era avvolta nel fumo nero, poiché allora si credeva che la peste si diffondesse nell’aria, ma questo non avvenne. aiuta molto. Suonarono anche la sveglia (la campana più grande) e tutte le campane più piccole con tutte le loro forze per 3 giorni di seguito, poiché credevano fermamente che il suono delle campane avrebbe allontanato terribili sventure dalla città. Pochi giorni dopo l’epidemia cominciò a recedere. "Qual è il segreto?" - tu chiedi. In effetti, la risposta si trova in superficie.

Consideriamo ora un esempio ben noto dell’uso della biorisonanza ai nostri tempi. Per mantenere la purezza dell'esperimento, i medici collocarono nella corsia dei malati di cancro delle piastre metalliche, simili a quelle usate negli antichi monasteri, in modo che i pazienti non potessero associare le campane alla chiesa, e l'autoipnosi, nata involontariamente, non potrebbero influenzare significativamente i risultati della ricerca. Quando si selezionavano le frequenze individuali per ciascun paziente, sono state utilizzate molte placche di titanio di varie dimensioni. Il risultato ha superato tutte le aspettative!

Dopo l'esposizione alle onde acustiche di una certa frequenza sui punti biologicamente attivi dei pazienti, il 30% dei pazienti ha smesso di sentire dolore ed è riuscito ad addormentarsi, e un altro 30% dei pazienti ha smesso di sentire dolore che non veniva alleviato dalle onde acustiche più forti. anestetici narcotici!

Attualmente, per ottenere l'effetto di risonanza, non è necessario utilizzare enormi campane, ma esiste un'opportunità unica di utilizzare le conquiste della scienza e della tecnologia, i dispositivi elettronici creati basati sulla risonanza di frequenza, in altre parole, i dispositivi per la terapia di biorisonanza Smart Life.

L'effetto di risonanza nelle strutture biologiche può essere causato da:

Onde acustiche

Impatto meccanico

Onde elettromagnetiche nelle gamme delle frequenze visibili e radio

Impulsi campo magnetico

Impulsi di corrente elettrica debole

Effetti termici pulsati

Cioè, l'effetto di risonanza nelle strutture biologiche può essere causato da influenze esterne e da qualsiasi fenomeno fisico che si verifica durante le reazioni biochimiche all'interno di una cellula vivente. Inoltre, ogni struttura biologica ha il proprio spettro di frequenze unico che accompagna i processi biochimici e risponde alle influenze esterne, sia la frequenza di risonanza principale che le armoniche superiori o inferiori dalla frequenza principale, con un'ampiezza tante volte maggiore quanto queste armoniche sono distanti dalla frequenza principale. frequenza della risonanza principale.

Come mai? Vita di ogni giorno Puoi usare il potere della risonanza e quale metodo di influenza dovresti scegliere?

Onde acustiche

Indovina cosa succede al tartaro quando viene rimosso, usando gli ultrasuoni nello studio del dentista o quando si rompono i calcoli renali? La risposta è ovvia. E senza dubbio, l'esposizione acustica è un'ottima opportunità per curare il corpo, se non per un “ma”. Le campane pesano molto, sono costose, fanno molto rumore e possono essere utilizzate solo in modo permanente.

Un campo magnetico

Per provocare almeno un effetto evidente dall'influenza di un campo magnetico pulsante su tutto il corpo, è necessario realizzare un elettromagnete di dimensioni enormi e del peso di un paio di tonnellate; occuperà metà della stanza e consumerà molta elettricità. L'inerzia del sistema non ne consentirà l'utilizzo alle alte frequenze. I piccoli elettromagneti possono essere utilizzati solo localmente a causa della loro breve portata. È inoltre necessario conoscere esattamente le zone del corpo e la frequenza dell'esposizione. La conclusione è deludente: utilizzare un campo magnetico per curare le malattie non è economicamente fattibile a casa.

Elettricità Onde elettromagnetiche
Per il metodo della risonanza di frequenza è possibile utilizzare le onde radio con una frequenza portante compresa tra 10 kHz e 300 MHz, poiché questa gamma ha il coefficiente di assorbimento delle onde elettromagnetiche più basso da parte del nostro corpo ed è trasparente ad esse, così come le onde elettromagnetiche nel spettro visibile e infrarosso. La luce rossa visibile con una lunghezza d'onda da 630 nm a 700 nm penetra nei tessuti fino a una profondità di 10 mm, mentre la luce infrarossa da 800 nm a 1000 nm penetra fino a una profondità di 40 mm e più in profondità, causando anche alcuni effetti termici durante la frenata nei tessuti. Per influenzare le zone biologicamente attive sulla superficie della pelle, è possibile utilizzare onde radio con una frequenza portante fino a ~ 50 GHz

Un'immagine del tutto familiare: una sala da concerto, un virtuoso violinista sul palco, una sala piena di numerosi amanti della musica che ascoltano i suoni incantevoli. Senza toccare l'abilità dell'esecutore, tutto ciò che accade è reso possibile grazie all'effetto della risonanza acustica. Quindi risonanza?

Quando si parla di questo termine, si pensa subito alla vecchia storia di una compagnia di soldati in marcia. I soldati, dopo averlo montato, continuarono a marciare al passo, al passo. Di conseguenza, il ponte è crollato.

O l'immagine più comune: un bambino su un'altalena. E qualcuno lì vicino, che li faceva dondolare. Piccoli sforzi applicati al momento giusto consentono di ottenere una grande ampiezza di vibrazioni e di dare al bambino un grande piacere.

Senza entrare nella descrizione matematica del fenomeno che si verifica, proviamo a capire qualitativamente cos’è la risonanza. Un libro di fisica definisce questo effetto come un aumento dell'ampiezza delle oscillazioni del sistema quando la frequenza dell'influenza esterna e la frequenza naturale coincidono. Un piccolo chiarimento. La frequenza di oscillazione è il numero di oscillazioni al secondo.

Sì, non è del tutto chiaro, le parole sembrano essere tutte familiari: risonanza, fisica, frequenza... Cosa significa?

Per facilità di comprensione, ricordiamo un altro esempio: tra due supporti (siano due sponde di un ruscello) c'è una tavola lunga e larga; ondeggia leggermente, oscilla, ma sembra affidabile. Attraversare il torrente sembra semplice, basta salire sulla tavola e camminare. Ma ecco il problema. Ad una certa velocità di movimento, o in altre parole, frequenza dei passi, la tavola inizia a oscillare fortemente, minacciando di disorientare chi cammina. In questo caso, le condizioni di risonanza sono nuovamente soddisfatte: la frequenza di vibrazione della tavola stessa coincide con la frequenza dei passi del pedone. Di conseguenza, l'ampiezza delle vibrazioni aumenta in modo significativo e da tale aumento possono derivare procedure idriche inaspettate.

Il fenomeno è estremamente diffuso in diversi ambiti. Nell'elettronica, nella medicina, nella musica, è da qui che è iniziata la descrizione dell'effetto di risonanza. Questo fenomeno è spesso utile, permettendo, ad esempio, di amplificare un segnale debole. Il suono di una corda di violino viene amplificato dal suo corpo, che funge da risuonatore, cioè amplificatore ad una frequenza specifica. E il suono del violino stesso viene migliorato grazie alla buona acustica della stanza.

Un'applicazione leggermente diversa della risonanza è quella di amplificare il segnale di una stazione radio. Ancora una volta tutto è semplice. Le onde radio trasportano il segnale all'antenna, da lì entra in uno speciale circuito di ingresso, modificando i parametri di cui è possibile amplificare il segnale della frequenza desiderata. Questo è ciò che facciamo quando giriamo la manopola di sintonia del ricevitore alla ricerca della stazione radio di cui abbiamo bisogno. Come risultato di questa amplificazione, il segnale della stazione radio selezionata diventa più forte e viene percepito con successo dal ricevitore.

Dagli esempi forniti, la risposta alla domanda su cosa sia la risonanza diventa chiara. Si tratta di un aumento generale dello sforzo ottenuto grazie alla sincronizzazione delle capacità del sistema stesso e delle influenze esterne. Come ultimo esempio, il tentativo di uscire dal fango in un'auto utilizzando il metodo del "dondolo". L'autista inizia a muovere alternativamente l'auto avanti e indietro. Indietro, poi accelerazione in avanti, se senza successo, accelerazione di nuovo, ma indietro e ancora avanti. Con questo approccio la potenza del motore si unisce all'inerzia del movimento e, in molti casi, permette di superare un luogo difficile.

Anche il modesto numero di esempi forniti è sufficiente per comprendere quanto sia diffuso il fenomeno della risonanza nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni.

Il materiale fornito risponde alla domanda su cosa sia la risonanza. Vengono considerati esempi di manifestazioni di fenomeni di risonanza in vari campi della tecnologia e della cultura.

La risonanza è il fenomeno di un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni forzate, che si verifica quando la frequenza dell'influenza esterna si avvicina a determinati valori (frequenze di risonanza) determinati dalle proprietà del sistema. Un aumento di ampiezza è solo una conseguenza della risonanza e il motivo è la coincidenza della frequenza esterna (eccitante) con la frequenza interna (naturale) del sistema oscillatorio. Utilizzando il fenomeno della risonanza è possibile isolare e/o amplificare oscillazioni periodiche anche molto deboli. La risonanza è un fenomeno per cui ad una certa frequenza della forza motrice il sistema oscillatorio è particolarmente reattivo all'azione di questa forza.

Ogni sistema meccanico elastico ha una propria frequenza di vibrazione. Se una qualsiasi forza manda questo sistema fuori equilibrio e poi cessa di agire, il sistema oscillerà attorno alla sua posizione di equilibrio per un certo tempo. La frequenza di queste oscillazioni è chiamata frequenza naturale delle oscillazioni del sistema. La velocità della sua attenuazione dipende dalle proprietà elastiche e dalla massa, dalle forze di attrito e non dipende dalla forza che ha causato le vibrazioni.

Se la forza che sbilancia il sistema meccanico cambia con una frequenza pari alla frequenza naturale delle oscillazioni, allora alla deformazione di un periodo si sovrapporrà la deformazione del periodo successivo ed il sistema oscillerà con una frequenza sempre maggiore. -ampiezza crescente, teoricamente all'infinito. Naturalmente la struttura non sarà in grado di sopportare una deformazione così crescente e crollerà.

Viene chiamata la coincidenza della frequenza delle oscillazioni naturali con la frequenza di variazione della forza elettrodinamica risonanza meccanica.

La piena risonanza si osserva quando la frequenza delle oscillazioni della forza coincide esattamente con la frequenza delle vibrazioni naturali della struttura e uguali ampiezze positive e negative, risonanza parziale - quando le frequenze non coincidono completamente e ampiezze disuguali.

Per evitare la risonanza della pellicciaè necessario che la frequenza delle vibrazioni naturali della struttura differisca dalla frequenza di variazione della forza elettrodinamica.È meglio quando la frequenza delle vibrazioni naturali è inferiore alla frequenza del cambiamento in vigore. È possibile effettuare la selezione della frequenza richiesta delle oscillazioni naturali diversi modi. Per i pneumatici, ad esempio, modificando la lunghezza della campata libera

Quando, quando la frequenza della componente variabile della forza elettrica è prossima alla frequenza naturale delle vibrazioni meccaniche, anche con forze relativamente piccole, è possibile la distruzione dell'apparato per fenomeni di risonanza.

I pneumatici sotto l'influenza dell'EDF funzionano oscillazioni forzate sotto forma di onde stazionarie. Se la frequenza delle vibrazioni libere è superiore a 200 Hz, le forze vengono calcolate per la modalità statica senza tenere conto della risonanza.

Se si considera la frequenza delle vibrazioni libere del pneumatico durante la progettazione, si cerca di escludere la possibilità di risonanza scegliendo la lunghezza della campata libera del pneumatico.

Con il montaggio flessibile dei pneumatici si riduce la frequenza naturale delle vibrazioni meccaniche. L'energia EDF viene in parte spesa per la deformazione delle parti che trasportano corrente e in parte per spostarle e i relativi elementi di fissaggio flessibili. Allo stesso tempo pelliccia. Le sollecitazioni nel materiale del pneumatico vengono ridotte