رزونانس در مقابل فرکانس طبیعی
رزونانس و فرکانس طبیعی دو موضوع بسیار مهمی هستند که تحت عنوان امواج و ارتعاشات مورد بحث قرار می گیرند. همچنین در زمینه هایی مانند نظریه مدار، مدیریت بلایا، مهندسی و حتی علوم زیستی نقش حیاتی ایفا می کند. در این مقاله سعی خواهد شد این دو پدیده، اهمیت، شباهت و در نهایت تفاوت آنها مورد بحث قرار گیرد.
فرکانس طبیعی
هر سیستم دارای خاصیتی به نام فرکانس طبیعی است. فرکانس طبیعی یک سیستم بسیار مهم است. اگر سیستم با یک نوسان کوچک ارائه شود، این فرکانس است که سیستم دنبال خواهد کرد.رویدادهایی مانند زمین لرزه و باد می توانند بر روی اجسام با همان فرکانس طبیعی مانند خود رویداد تخریب کنند. درک و اندازه گیری فرکانس طبیعی یک سیستم به منظور محافظت از آن در برابر چنین بلایای طبیعی بسیار مهم است. فرکانس طبیعی ارتباط مستقیمی با رزونانس دارد. بعدا توضیح داده خواهد شد. سیستم هایی مانند ساختمان ها، مدارهای الکترونیکی و الکتریکی، سیستم های نوری، سیستم های صوتی و حتی سیستم های بیولوژیکی دارای فرکانس طبیعی هستند. بسته به سیستم می توانند به شکل امپدانس، نوسان یا برهم نهی باشند.
رزونانس
وقتی به یک سیستم (مثلاً یک آونگ) یک نوسان کوچک داده می شود، شروع به نوسان می کند. فرکانسی که با آن نوسان می کند، فرکانس طبیعی سیستم است. حال تصور کنید که یک نیروی خارجی دوره ای به سیستم اعمال شود. فرکانس این نیروی خارجی لزوماً مشابه فرکانس طبیعی سیستم نیست. این نیرو سعی خواهد کرد تا سیستم را به فرکانس نیرو نوسان دهد.این یک الگوی ناهموار ایجاد می کند. مقداری انرژی از نیروی خارجی توسط سیستم جذب می شود. حال اجازه دهید موردی را در نظر بگیریم که در آن فرکانس ها یکسان هستند. در این حالت آونگ آزادانه با حداکثر انرژی جذب شده از نیروی خارجی می چرخد. به این رزونانس می گویند. در این حالت، حتی اگر پاندول و نیرو در یک فاز نباشند، آونگ در نهایت با فاز نیرو سازگار می شود. این یک نوسان اجباری است. از آنجایی که آونگ بیشترین مقدار انرژی را در رزونانس جذب می کند، دامنه پاندول در تشدید حداکثر است. این همان خطری است که زلزله و طوفان به همراه دارد. فرض کنید فرکانس طبیعی یک ساختمان با فرکانس زلزله یکسان باشد، ساختمان با بالاترین دامنه نوسان می کند و در نهایت فرو می ریزد. در مدارهای LCR نیز حالت رزونانسی وجود دارد. امپدانس هر ترکیب LCR به فرکانس جریان جایگزین بستگی دارد. رزونانس در حداقل امپدانس انجام می شود. فرکانس مربوط به حداقل فرکانس فرکانس تشدید است.در بالاترین امپدانس، سیستم ضد تشدید گفته می شود. این رزونانس و ضد تشدید به ترتیب در مدارهای تنظیم و مدارهای فیلتر به طور گسترده استفاده می شود.
تفاوت بین رزونانس و فرکانس طبیعی چیست؟
• فرکانس طبیعی ویژگی یک سیستم است.
• رزونانس رویدادی است که زمانی رخ می دهد که یک سیستم با نیروی تناوبی خارجی که فرکانس طبیعی دارد تامین شود.
• فرکانس طبیعی را می توان برای یک سیستم محاسبه کرد.
• دامنه نیروی عرضه شده، دامنه تشدید را تعیین می کند.
