Резонанс

Резонанс във физиката (на френски: résonance) е явление, което настъпва при изравняване на честотата на външната сила с честотата на собствените трептения на системата и се изразява в рязко нарастване на амплитудата на принудените трептения.

Видове резонанс

Механичен резонанс

Елементарен пример за механичен резонанс е люлката. Ако човек се опитва да поддържа честота, близка до резонансната честота на люлката, последната ще отива все по-високо (увеличена амплитуда). Люлката може да се разглежда като обикновено махало и тогава резонансната честота с доста голяма точност може да се опише с формулата:

$f={1 \over 2\pi }{\sqrt {g \over L}}$,

където L е дължината, а g е гравитационното ускорение.

Резонансната честота е много важно понятие, особено при строежа на мостове. През 1905 година рухва Египетският мост в Санкт Петербург. В основата на механичния резонанс стои преобразуването на кинетичната енергия в потенциална и обратно.

Магнитен резонанс

Магнитен резонанс се получава при избирателното поглъщане от дадено вещество на електромагнитна вълна с точно определена честота. Магнитният резонанс се използва в медицината за правене на снимки на меките тъкани.

Електронен парамагнитен резонанс

Представлява избирателно поглъщане на радиовълни от парамагнитно вещество. Намира приложение при изследване структурата на твърди тела, в квантови усилватели, в химията и други.

Ядрен квадруполен резонанс

Представлява избирателно поглъщане на електромагнитни вълни от кристали. Определя се от квантови преходи между енергийни състояния с различна ориентация на електрическия квадруполен момент на атомното ядро.

Ядрен магнитен резонанс

Избирателно поглъщане на електромагнитни вълни от дадено вещество. Определя се от квантови преходи на атомни ядра между енергийни състояния с различна ориентация на спина на ядрото.

Акустичен резонанс

Трептяща струна: първа (основна), втора и трета хармонична

Много струнни инструменти, като например китарата, имат основна резонансна честота, зависеща от дължината и натягането на струната. Дължината на вълната на първия резонанс е равна на удвоената дължина на струната.

$f={v \over 2L}$,

където L е дължината на струната, неподвижно прикрепена в двата края. Скоростта на разпространение на вълната се дава с:

$v={\sqrt {T \over \rho }}$,

където T е напрежението (натягането) на струната.

Честотата на главния резонанс се изразява с:

$f={{\sqrt {T \over \rho }} \over 2L}={{\sqrt {T \over m/L}} \over 2L}={\sqrt {T \over 4mL}}$,

където T е силата на натягането, ρ – плътността, а m – масата на струната.

Увеличението на T и намаляването на L увеличава резонансната честота. Освен основната честота f, съществуват и втора, трета, четвърта и т.н. хармонични честоти, кратни на основната – 2f, 3f, 4f...

Външни препратки

• Инцидент на Такома Нероус Бридж