Резонанс срещу естествена честота
Резонансът и естествената честота са две много важни теми, обсъждани в темата вълни и вибрации. Той също така играе жизненоважна роля в области като теория на схемите, управление на бедствия, инженерство и дори науки за живота. Тази статия ще се опита да обсъди тези два феномена, тяхното значение, приликите и накрая разликите им.
Естествена честота
Всяка система има свойство, наречено естествена честота. Естествената честота на системата е много важна; това е честотата, която системата ще следва, ако системата е осигурена с малко трептене. Събития като земетресения и ветрове могат да причинят разрушения на обекти със същата естествена честота като самото събитие. Много е важно да се разбере и измери естествената честота на дадена система, за да се предпази от такива природни бедствия. Естествената честота е пряко свързана с резонанса. Ще бъде обяснено по-късно. Системи като сгради, електронни и електрически вериги, оптични системи, звукови системи и дори биологични системи имат естествени честоти. Те могат да бъдат под формата на импеданс, трептене или суперпозиция в зависимост от системата.
Резонанс
Когато дадена система (напр.: махало) получи малко колебание, тя ще започне да се люлее. Честотата, с която се люлее, е естествената честота на системата. Сега си представете периодична външна сила, приложена към системата. Честотата на тази външна сила не е непременно подобна на естествената честота на системата. Тази сила ще се опита да осцилира системата до честотата на силата. Това създава неравен модел. Част от енергията от външната сила се абсорбира от системата. Сега нека разгледаме случая, когато честотите са еднакви. В този случай махалото ще се люлее свободно с максимална енергия, погълната от външната сила. Това се нарича резонанс. В този случай, дори ако махалото и силата не са в една и съща фаза, махалото в крайна сметка ще се адаптира към фазата на силата. Това е принудително трептене. Тъй като махалото поглъща най-голямо количество енергия при резонанс, амплитудата на махалото е максимална при резонанс. Това е опасността, която носят земетресенията и бурите. Да предположим, че естествената честота на една сграда е същата като тази на земетресението, сградата ще се люлее с най-високата амплитуда и в крайна сметка ще се срути. Съществува и резонансно състояние в LCR вериги. Импедансът на всяка LCR комбинация зависи от честотата на алтернативния ток. Резонансът се осъществява при минимален импеданс. Честотата, съответстваща на минималната честота, е резонансната честота. При най-високия импеданс се казва, че системата е антирезонансна. Този резонанс и антирезонанс се използват широко в вериги за настройка и филтърни вериги съответно.
Каква е разликата между резонанса и естествената честота?
• Естествената честота е свойство на системата.
• Резонансът е събитие, което възниква, когато системата е снабдена с външна периодична сила, която има естествената честота.
• Естествената честота може да се изчисли за система.
• Амплитудата на подадената сила определя амплитудата на резонанса.
