Rozdíl mezi rezonancí a přirozenou frekvencí

Rezonance vs. přirozená frekvence

Rezonance a přirozená frekvence jsou dvě velmi důležitá témata diskutovaná v rámci tematických vln a vibrací. Hraje také zásadní roli v oborech, jako je teorie obvodů, řízení katastrof, inženýrství a dokonce i vědy o životě. Tento článek se pokusí probrat tyto dva jevy, jejich význam, jejich podobnosti a nakonec jejich rozdíly.

Přirozená frekvence

Každý systém má vlastnost zvanou přirozená frekvence. Přirozená frekvence systému je velmi důležitá; je to frekvence, kterou bude systém sledovat, pokud je systém vybaven malou oscilací. Události, jako je zemětřesení a vítr, mohou zničit objekty se stejnou přirozenou frekvencí jako samotná událost. Je velmi důležité porozumět a měřit přirozenou frekvenci systému, aby byl chráněn před takovými přírodními katastrofami. Přirozená frekvence přímo souvisí s rezonancí. To bude vysvětleno později. Systémy jako budovy, elektronické a elektrické obvody, optické systémy, zvukové systémy a dokonce i biologické systémy mají přirozené frekvence. Mohou mít podobu impedance, oscilace nebo superpozice v závislosti na systému.

Rezonance

Když systém (např. Kyvadlo) dostane malou oscilaci, začne se otáčet. Frekvence, se kterou se houpá, je přirozená frekvence systému. Nyní si představte periodickou vnější sílu aplikovanou na systém. Frekvence této vnější síly nemusí být nutně podobná přirozené frekvenci systému. Tato síla se bude snažit oscilovat systém na frekvenci síly. Tím se vytvoří nerovnoměrný vzor. Určitá energie z vnější síly je absorbována systémem. Nyní se podívejme na případ, kdy jsou frekvence stejné. V tomto případě se kyvadlo volně otáčí s maximální energií absorbovanou z vnější síly. Tomu se říká rezonance. V tomto případě, i kdyby kyvadlo a síla nebyly ve stejné fázi, kyvadlo by se nakonec přizpůsobilo fázi síly. Toto je vynucené kmitání. Protože kyvadlo absorbuje nejvyšší množství energie při rezonanci, je amplituda kyvadla při rezonanci maximální. To je nebezpečí, které zemětřesení a bouře přinášejí. Předpokládejme, že přirozená frekvence budovy je stejná jako při zemětřesení, budova se bude houpat s nejvyšší amplitudou a nakonec se zhroutí. V obvodech LCR je také rezonanční stav. Impedance jakékoli kombinace LCR závisí na frekvenci alternativního proudu. Rezonance probíhá při minimální impedanci. Frekvence odpovídající minimální frekvenci je rezonanční frekvence. Při nejvyšší impedanci je systém označován jako rezonanční. Tato rezonance a antirezonance se široce používá v ladících obvodech a filtračních obvodech.