Resonans vs naturlig frekvens
Resonans och egenfrekvens är två mycket viktiga ämnen som diskuteras under ämnet vågor och vibrationer. Det spelar också en viktig roll inom områden som kretsteori, katastrofhantering, teknik och till och med biovetenskap. Den här artikeln kommer att försöka diskutera dessa två fenomen, deras betydelse, deras likheter och slutligen deras skillnader.
Natural Frequency
Varje system har en egenskap som kallas naturlig frekvens. Den naturliga frekvensen i ett system är mycket viktig; det är den frekvens som systemet kommer att följa, om systemet är försett med en liten svängning. Händelser som jordbävningar och vindar kan förstöra föremål med samma naturliga frekvens som själva händelsen. Det är mycket viktigt att förstå och mäta den naturliga frekvensen för ett system för att skydda det från sådana naturkatastrofer. Naturlig frekvens är direkt relaterad till resonans. Det kommer att förklaras senare. System som byggnader, elektroniska och elektriska kretsar, optiska system, ljudsystem och även biologiska system har naturliga frekvenser. De kan vara i form av impedans, oscillation eller superposition beroende på system.
Resonance
När ett system (t.ex. en pendel) får en liten svängning kommer det att börja svänga. Frekvensen med vilken den svänger är systemets naturliga frekvens. Föreställ dig nu en periodisk yttre kraft som appliceras på systemet. Frekvensen av denna yttre kraft liknar inte nödvändigtvis systemets naturliga frekvens. Denna kraft kommer att försöka oscillera systemet till kraftens frekvens. Detta skapar ett ojämnt mönster. En del energi från den yttre kraften absorberas av systemet. Låt oss nu överväga fallet där frekvenserna är desamma. I detta fall kommer pendeln att svänga fritt med maximal energi som absorberas från den yttre kraften. Detta kallas resonans. I detta fall, även om pendeln och kraften inte var i samma fas, skulle pendeln så småningom anpassa sig till kraftens fas. Detta är en påtvingad svängning. Eftersom pendeln absorberar den högsta mängden energi vid resonans, är pendelns amplitud ett maximum vid resonans. Detta är faran som jordbävningar och stormar medför. Anta att en byggnads naturliga frekvens är densamma som för jordbävningen, kommer byggnaden att svänga med den högsta amplituden och så småningom kollapsa. Det finns också ett resonanstillstånd i LCR-kretsar. Impedansen för en LCR-kombination beror på frekvensen av alternativströmmen. Resonansen sker vid lägsta impedans. Frekvensen som motsvarar minimifrekvensen är resonansfrekvensen. Vid den högsta impedansen sägs systemet vara antiresonant. Denna resonans och anti-resonans används i stor utsträckning i avstämningskretsar respektive filterkretsar.
Vad är skillnaden mellan resonans och naturlig frekvens?
• Naturlig frekvens är en egenskap hos ett system.
• Resonans är en händelse som inträffar när ett system förses med den externa periodiska kraften som har den naturliga frekvensen.
• Egenfrekvens kan beräknas för ett system.
• Amplituden för den tillförda kraften bestämmer resonansens amplitud.
