Forskel mellem resonans og naturlig frekvens

Resonans vs naturlig frekvens

Resonans og naturlig frekvens er to meget vigtige emner, der diskuteres under emnet bølger og vibrationer. Det spiller også en vigtig rolle inden for områder som kredsløbsteori, katastrofestyring, teknik og endda biovidenskab. Denne artikel vil prøve at diskutere disse to fænomener, deres betydning, deres ligheder og endelig deres forskelle.

Naturlig frekvens

Hvert system har en egenskab kaldet den naturlige frekvens. Et systems naturlige frekvens er meget vigtig; det er frekvensen, som systemet vil følge, hvis systemet er forsynet med en lille svingning. Begivenheder som jordskælv og vind kan ødelægge genstande med den samme naturlige frekvens som selve begivenheden. Det er meget vigtigt at forstå og måle et systems naturlige frekvens for at beskytte det mod sådanne naturkatastrofer. Den naturlige frekvens er direkte relateret til resonans. Det vil blive forklaret senere. Systemer som bygninger, elektroniske og elektriske kredsløb, optiske systemer, lydsystemer og endda biologiske systemer har naturlige frekvenser. De kan være i form af impedans, svingning eller superposition afhængigt af systemet.

resonans

Når et system (f.eks. En pendul) får en lille svingning, begynder det at svinge. Frekvensen, hvormed det svinger, er systemets naturlige frekvens. Forestil dig nu en periodisk ekstern kraft, der anvendes på systemet. Hyppigheden af ​​denne ydre kraft svarer ikke nødvendigvis til den naturlige frekvens af systemet. Denne kraft vil forsøge at svinge systemet til frekvensen af ​​kraften. Dette skaber et ujævnt mønster. Noget energi fra den ydre kraft absorberes af systemet. Lad os nu overveje det tilfælde, hvor frekvenserne er de samme. I dette tilfælde vil pendelen frit svinge med maksimal energi absorberet fra den ydre kraft. Dette kaldes resonans. I dette tilfælde, selv om pendelen og kraften ikke var i samme fase, ville pendelen til sidst tilpasse sig kraften. Dette er en tvungen svingning. Da pendelen absorberer den højeste mængde energi ved resonans, er pendulens amplitude et maksimum ved resonans. Dette er faren, som jordskælv og storme medfører. Antag, at den naturlige hyppighed af en bygning er den samme som for jordskælvet, vil bygningen svinge med den højeste amplitude til sidst kollapse. Der er også en resonanstilstand i LCR-kredsløb. Impedansen for enhver LCR-kombination afhænger af frekvensen af ​​den alternative strøm. Resonansen finder sted ved den mindste impedans. Frekvensen der svarer til minimumsfrekvensen er resonansfrekvensen. Ved den højeste impedans siges systemet at være anti-resonant. Denne resonans og anti-resonans er vidt brugt til indstilling af kredsløb og filterkredsløb.