Резонанс
Резонанс — это резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний, когда частота внешнего воздействия совпадает или близка к собственной частоте системы. Благодаря резонансу небольшая периодическая сила может вызвать очень сильные колебания.
У каждой колебательной системы есть собственная частота — частота свободных колебаний после однократного отклонения от положения равновесия. Например, маятник имеет собственную частоту, зависящую от его длины. Вынужденные колебания возникают под действием внешней периодической силы. Если её частота совпадает с собственной, система получает энергию особенно эффективно: каждое воздействие усиливает предыдущее колебание.
Здесь \(\nu_{\text{внеш}}\) — частота внешнего воздействия, а \(\nu_0\) — собственная частота системы. Чем меньше трение и сопротивление, тем выше амплитуда при резонансе. Амплитуда — это максимальное отклонение от положения равновесия; подробнее о ней можно прочитать на странице амплитуда волны. Частоту волны разбирает страница частота волны.
Если регулярно подталкивать качели с частотой их собственных колебаний, они будут раскачиваться всё сильнее. Толчки в случайные моменты такого усиления не дают.
Резонанс не означает обязательное совпадение любых частот. Важно совпадение частоты внешнего воздействия с собственной частотой именно данной системы. Кроме того, резонанс может быть полезным, например в музыкальных инструментах, и опасным — например для мостов или деталей машин.
Что произойдёт, если частота внешней силы приблизится к собственной частоте системы?
Резонанс встречается и при изучении звуковой волны: воздушный столб или корпус инструмента усиливает колебания воздуха на определённых частотах.
Главное
- Резонанс — резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний.
- Условие резонанса: частота внешнего воздействия близка к собственной частоте системы.
- Малое сопротивление усиливает резонанс; явление может быть полезным или опасным.