Резонанс – понякога вреден, но понякога полезен
Резонансът е едно от най-интересните физически явления. И колкото по-дълбоко стават познанията ни за заобикалящия ни свят, толкова по-ясно може да се проследи ролята на това явление в различни области на нашия живот - в музиката, медицината, радиотехниката и дори на детската площадка.
Какъв е смисълът на това понятие, условията за неговото възникване и проявление?
Собствени и принудени трептения. Резонанс
Нека си припомним едно просто и приятно забавление - люлеене на висяща люлка.
Прилагайки съвсем леко усилие в подходящия момент, едно дете може да разтърси възрастен. Но за това честотата на въздействието на външната сила трябва да съвпада с естествената честота на люлеенето на люлеенето. Само в този случай амплитудата на техните трептения ще се увеличи значително.
И така, резонансът е явление на рязко увеличаване на амплитудата на трептенията на тялото, когато честотата на собствените му трептения съвпада с честотата на външната сила.
Първо, нека разберем понятията - естествени и принудени вибрации.Собствени – присъщи на всички тела – звезди, струни, пружини, ядра, газове, течности... Обикновено те зависят от коефициента на еластичност, телесната маса и други параметри. Такива трептения възникват под въздействието на първичен тласък, осъществяван от външна сила. Така че, за да вибрира товар, окачен на пружина, е достатъчно да го издърпате на определено разстояние. Естествените трептения, които възникват в този случай, ще бъдат заглушени, тъй като енергията на трептенията се изразходва за преодоляване на съпротивлението на самата осцилаторна система и околната среда.
Принудени трептения възникват, когато към тялото се прилага трета (външна) сила с определена честота. Тази външна сила се нарича още принудителна сила. Много е важно тази външна сила да действа върху тялото в точния момент и на точното място. Тя е тази, която компенсира загубата на енергия и я увеличава със собствените вибрации на тялото.
механичен резонанс
Много ярък пример за проявата на резонанс са няколко случая на срутване на мостове, когато рота войници маршируваха по тях.
Щампованата стъпка на войнишките ботуши съвпадаше със собствената честота на моста. Той започна да трепти с такава амплитуда, за която силата му не беше изчислена и ... се разпадна. Тогава се роди нов военен отбор „...извън крачка“.Звучи, когато пеша или кавалерийска рота от войници минава по моста.
Ако някога сте пътували с влак, то най-внимателните от вас са забелязали осезаемото люлеене на вагоните, когато колелата му се удрят в релсите. Ето как автомобилът реагира, т.е. резонира с вибрациите, които възникват при преодоляването на тези пропуски.
Корабните инструменти са снабдени с масивни стойки или окачени на меки пружини, за да се избегне резонансът на тези части на кораба с вибрациите на корпуса на кораба. При стартиране на двигателите на кораба, корабът може да влезе в резонанс с тяхната работа по такъв начин, че да застраши неговата здравина.
Дадените примери са достатъчни, за да се убедите в необходимостта от отчитане на резонанса. Но понякога използваме механичен резонанс, без да го забелязваме. Бутайки затъналата в пътната кал кола, водачът и неговите доброволни помощници първо я разклащат, а след това я бутат напред по посока на движението.
Размахвайки тежка камбана, звънците също несъзнателно използват това явление.
Те ритмично, в такт със собствените си трептения на езика на звънеца, дърпат кабела, прикрепен към него, увеличавайки амплитудата на трептенията.
Има устройства, които измерват честотата на електрическия ток. Тяхното действие се основава на използването на резонанс.
акустичен резонанс
На страниците на нашия сайт ние Нека продължим нашия разговор, допълвайки го с примери за проявление на акустичен или звуков резонанс.
Защо музикалните инструменти, особено китарата и цигулката, имат толкова красиво тяло? Само за да изглеждаш красива ли е? Оказва се, че не. Необходим е за правилното звучене на цялата звукова палитра, излъчвана от инструмента. Звукът, произведен от самата китарна струна, е доста тих. За укрепването му струните се поставят отгоре на тялото, което има определена форма и размер. Звукът, влизайки в китарата, резонира с различни части на тялотои се засилва.
Силата и чистотата на звука зависи от качеството на дървото и дори от лака, с който е покрит инструментът.
На разположение резонатори в нашия гласов апарат.Тяхната роля се изпълнява от различни въздушни кухини, обграждащи гласните струни. Те усилват звука, формират неговия тембър, усилвайки именно онези вибрации, чиято честота е близка до тяхната собствена. Умението да използвате резонаторите на гласовия си апарат е една от страните на таланта на певеца. Те бяха перфектно усвоени от F.I. Шаляпин.
Казват, че когато този велик художник пееше с цялата си сила, свещите угасваха, полилеите се разклатиха и фасетираните чаши се напукаха.
Тези. феноменът на звуковия резонанс играе огромна роля във възхитителния свят на звуците.
електрически резонанс
Това явление не подмина и електрически вериги. Ако честотата на промяна на външното напрежение ще съвпадне с честотата на естествените трептения на веригата,може да възникне електрически резонанс. Както винаги, това се проявява в рязко увеличение както на тока, така и на напрежението във веригата. Това е изпълнено с късо съединение и повреда на устройствата, включени във веригата.
Резонансът обаче ни позволява да се настроим на честотата на определена радиостанция. Обикновено антената приема много честоти от различни радиостанции. Завъртайки копчето за настройка, променяме честотата на приемната верига на радиото.
Когато една от честотите, които са дошли до антената, съвпада с тази честота, тогава ще чуем тази радиостанция.
Вълни на Шуман
Между повърхността на Земята и нейната йоносфера има слой, в който електромагнитните вълни се разпространяват много добре. Този небесен коридор се нарича вълновод. Генерираните тук вълни могат да обиколят Земята няколко пъти. Но откъде идват? Оказа се, че те възникват при разряди на мълнии.
Шуман, професор в Техническия университет в Мюнхен, изчислява тяхната честота. Оказа се, че тя е равна на 10 Hz. Но точно с такъв ритъм възникват вибрациите на човешкия мозък! Този удивителен факт не може да бъде просто съвпадение. Ние живеем в гигантски вълновод, който контролира тялото ни с ритъма си.Допълнителни изследвания потвърдиха това предположение. Оказа се, че изкривяването на вълните на Шуман например по време на магнитни бури влошава здравето на хората.
Тези. за да се чувства човек нормално, ритъмът на най-важните вибрации на човешкото тяло трябва да резонира с честотата на вълните на Шуман.
Електромагнитният смог от работата на битови и промишлени електрически уреди изкривява естествените вълни на Земята и разрушава деликатната ни връзка с нашата планета.
Всички обекти на Вселената са подчинени на законите на резонанса. Дори човешките взаимоотношения са подчинени на тези закони. Така че, избирайки нашите приятели, ние търсим себеподобни, с които се интересуваме, с които сме „на една и съща дължина на вълната“.
Ако това съобщение е било полезно за вас, ще се радвам да ви видя