Risonanza vs frequenza naturale
Risonanza e frequenza naturale sono due argomenti molto importanti discussi nell'argomento onde e vibrazioni. Svolge anche un ruolo vitale in campi come la teoria dei circuiti, la gestione dei disastri, l'ingegneria e persino le scienze della vita. Questo articolo cercherà di discutere questi due fenomeni, il loro significato, le loro somiglianze e infine le loro differenze.
Frequenza naturale
Ogni sistema ha una proprietà chiamata frequenza naturale. La frequenza naturale di un sistema è molto importante; è la frequenza che seguirà il sistema, se il sistema è dotato di una piccola oscillazione. Eventi come terremoti e venti possono causare distruzione su oggetti con la stessa frequenza naturale dell'evento stesso. È molto importante comprendere e misurare la frequenza naturale di un sistema per proteggerlo da tali disastri naturali. La frequenza naturale è direttamente correlata alla risonanza. Sarà spiegato più avanti. Sistemi come edifici, circuiti elettronici ed elettrici, sistemi ottici, sistemi audio e persino sistemi biologici hanno frequenze naturali. Possono essere sotto forma di impedenza, oscillazione o sovrapposizione a seconda del sistema.
Risonanza
Quando un sistema (es: un pendolo) riceve una piccola oscillazione, inizierà a oscillare. La frequenza con cui oscilla è la frequenza naturale del sistema. Ora immagina una forza esterna periodica applicata al sistema. La frequenza di questa forza esterna non è necessariamente simile alla frequenza naturale del sistema. Questa forza cercherà di far oscillare il sistema alla frequenza della forza. Questo crea uno schema irregolare. Parte dell'energia della forza esterna viene assorbita dal sistema. Consideriamo ora il caso in cui le frequenze sono le stesse. In questo caso, il pendolo oscillerà liberamente con la massima energia assorbita dalla forza esterna. Questo si chiama risonanza. In questo caso, anche se il pendolo e la forza non fossero nella stessa fase, il pendolo alla fine si adatterebbe alla fase della forza. Questa è un'oscillazione forzata. Poiché il pendolo assorbe la massima quantità di energia alla risonanza, l'ampiezza del pendolo è massima alla risonanza. Questo è il pericolo che portano i terremoti e le tempeste. Supponiamo che la frequenza naturale di un edificio sia la stessa di quella del terremoto, l'edificio oscillerà con la massima ampiezza alla fine crollando. C'è anche uno stato di risonanza nei circuiti LCR. L'impedenza di qualsiasi combinazione LCR dipende dalla frequenza della corrente alternativa. La risonanza avviene alla minima impedenza. La frequenza corrispondente alla frequenza minima è la frequenza di risonanza. Alla massima impedenza, si dice che il sistema sia antirisonante. Questa risonanza e antirisonanza sono ampiamente utilizzate rispettivamente nei circuiti di accordatura e nei circuiti di filtro.
Qual è la differenza tra risonanza e frequenza naturale?
• La frequenza naturale è una proprietà di un sistema.
• La risonanza è un evento che si verifica quando un sistema riceve la forza periodica esterna che ha la frequenza naturale.
• La frequenza naturale può essere calcolata per un sistema.
• L'ampiezza della forza fornita determina l'ampiezza della risonanza.
