Ero resonanssin ja luonnollisen taajuuden välillä

Resonanssi vs. luonnollinen taajuus

Resonanssi ja luonnollinen taajuus ovat kaksi erittäin tärkeää aihetta, joista keskustellaan aiheen aaltojen ja värähtelyjen alla. Sillä on myös tärkeä rooli muun muassa piiriteoriassa, katastrofien hallinnassa, tekniikassa ja jopa biotieteissä. Tässä artikkelissa yritetään keskustella näistä kahdesta ilmiöstä, niiden merkityksestä, yhtäläisyyksistä ja lopuksi eroista.

Luonnollinen taajuus

Jokaisella järjestelmällä on omaisuus, jota kutsutaan luonnolliseksi taajuudeksi. Järjestelmän luonnollinen taajuus on erittäin tärkeä; se on taajuus, jota järjestelmä seuraa, jos järjestelmään tarjotaan pieni värähtely. Tapahtumat, kuten maanjäristykset ja tuulet, voivat tuhota esineitä, joilla on sama luonnollinen taajuus kuin itse tapahtumalla. On erittäin tärkeää ymmärtää ja mitata järjestelmän luonnollinen taajuus suojaamaan sitä tällaisilta luonnonkatastrofeilta. Luonnollinen taajuus liittyy suoraan resonanssiin. Se selitetään myöhemmin. Järjestelmillä kuten 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 heilahtaa. Taajuus, jolla se heilahtelee, on järjestelmän luonnollinen taajuus. Kuvittele nyt järjestelmään kohdistuva määräaikainen ulkoinen voima. Tämän ulkoisen voiman taajuus ei välttämättä ole samanlainen kuin järjestelmän luonnollinen taajuus. Tämä voima yrittää heilauttaa järjestelmää voiman taajuuteen. Tämä luo epätasaisen kuvion. Järjestelmä absorboi jonkin verran ulkoisen voiman energiaa. Tarkastellaan nyt tapausta, jossa taajuudet ovat samat. Tässä tapauksessa heiluri heilahtaa vapaasti ulkoisella voimalla absorboituneen enimmäisenergian avulla. Tätä kutsutaan resonanssiksi. Tässä tapauksessa, vaikka heiluri ja voima eivät olisi samassa vaiheessa, heiluri mukautuu lopulta voiman vaiheeseen. Tämä on pakotettu värähtely. Koska heiluri absorboi suurimman määrän energiaa resonanssilla, heilurin amplitudi on maksimi resonanssilla. Tämä on vaara, jonka maanjäristykset ja myrskyt aiheuttavat. Oletetaan, että rakennuksen luonnollinen taajuus on sama kuin maanjäristyksen, rakennus heiluu suurimmalla amplitudilla lopulta romahtaen. LCR-piireissä on myös resonanssitila. Minkä tahansa LCR-yhdistelmän impedanssi riippuu vaihtovirran taajuudesta. Resonanssi tapahtuu minimimpedanssilla. Minimitaajuutta vastaava taajuus on resonanssitaajuus. Suurimmalla impedanssilla järjestelmän sanotaan olevan resonoiva. Tätä resonanssia ja antiresonanssia käytetään laajalti virityspiireissä ja suodatinpiireissä vastaavasti.