Resonans vs Natural Frequency
Resonans og egenfrekvens er to svært viktige temaer som diskuteres under temaet bølger og vibrasjoner. Det spiller også en viktig rolle innen felt som kretsteori, katastrofehåndtering, ingeniørfag og til og med biovitenskap. Denne artikkelen vil prøve å diskutere disse to fenomenene, deres betydning, deres likheter og til slutt deres forskjeller.
Naturlig frekvens
Hvert system har en egenskap som kalles naturlig frekvens. Den naturlige frekvensen til et system er veldig viktig; det er frekvensen systemet vil følge, dersom systemet er utstyrt med en liten svingning. Hendelser som jordskjelv og vind kan ødelegge gjenstander med samme naturlige frekvens som selve hendelsen. Det er veldig viktig å forstå og måle den naturlige frekvensen til et system for å beskytte det mot slike naturkatastrofer. Naturlig frekvens er direkte relatert til resonans. Det vil bli forklart senere. Systemer som bygninger, elektroniske og elektriske kretser, optiske systemer, lydsystemer og til og med biologiske systemer har naturlige frekvenser. De kan være i form av impedans, oscillasjon eller superposisjon avhengig av systemet.
Resonance
Når et system (f.eks. en pendel) får en liten svingning, vil det begynne å svinge. Frekvensen den svinger med er den naturlige frekvensen til systemet. Forestill deg nå en periodisk ekstern kraft påført systemet. Frekvensen av denne ytre kraften er ikke nødvendigvis lik den naturlige frekvensen til systemet. Denne kraften vil prøve å oscillere systemet til kraftens frekvens. Dette skaper et ujevnt mønster. Noe energi fra den ytre kraften absorberes av systemet. La oss nå vurdere tilfellet der frekvensene er de samme. I dette tilfellet vil pendelen svinge fritt med maksimal energi absorbert fra den ytre kraften. Dette kalles resonans. I dette tilfellet, selv om pendelen og kraften ikke var i samme fase, ville pendelen til slutt tilpasse seg kraftens fase. Dette er en tvungen svingning. Siden pendelen absorberer høyest mengde energi ved resonans, er amplituden til pendelen et maksimum ved resonans. Dette er faren jordskjelv og stormer medfører. Anta at den naturlige frekvensen til en bygning er den samme som for jordskjelvet, vil bygningen svinge med høyeste amplitude og til slutt kollapse. Det er også en resonanstilstand i LCR-kretser. Impedansen til enhver LCR-kombinasjon avhenger av frekvensen til alternativstrømmen. Resonansen finner sted ved minimumsimpedansen. Frekvensen som tilsvarer minimumsfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den høyeste impedansen sies systemet å være antiresonant. Denne resonansen og antiresonansen er mye brukt i henholdsvis tuning- og filterkretser.
Hva er forskjellen mellom resonans og naturlig frekvens?
• Naturlig frekvens er en egenskap ved et system.
• Resonans er en hendelse som oppstår når et system er utstyrt med den eksterne periodiske kraften som har egenfrekvensen.
• Naturlig frekvens kan beregnes for et system.
• Amplituden til den tilførte kraften bestemmer amplituden til resonansen.
