Συντονισμός έναντι φυσικής συχνότητας
Ο συντονισμός και η φυσική συχνότητα είναι δύο πολύ σημαντικά θέματα που συζητούνται κάτω από το θέμα Κύματα και δονήσεις. Διαδραματίζει επίσης ζωτικό ρόλο σε τομείς όπως η θεωρία κυκλωμάτων, η διαχείριση καταστροφών, η μηχανική και ακόμη και οι επιστήμες της ζωής. Αυτό το άρθρο θα προσπαθήσει να συζητήσει αυτά τα δύο φαινόμενα, τη σημασία τους, τις ομοιότητές τους και τέλος τις διαφορές τους.
Φυσική συχνότητα
Κάθε σύστημα έχει μια ιδιότητα που ονομάζεται φυσική συχνότητα. Η φυσική συχνότητα ενός συστήματος είναι πολύ σημαντική. είναι η συχνότητα που θα ακολουθήσει το σύστημα, εάν το σύστημα παρέχεται με μια μικρή ταλάντωση. Γεγονότα όπως οι σεισμοί και οι άνεμοι μπορούν να προκαλέσουν καταστροφή σε αντικείμενα με την ίδια φυσική συχνότητα με το ίδιο το γεγονός. Είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε και να μετρήσουμε τη φυσική συχνότητα ενός συστήματος προκειμένου να το προστατεύσουμε από τέτοιες φυσικές καταστροφές. Η φυσική συχνότητα σχετίζεται άμεσα με τον συντονισμό. Θα εξηγηθεί αργότερα. Συστήματα όπως κτίρια, ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά κυκλώματα, οπτικά συστήματα, συστήματα ήχου, ακόμη και βιολογικά συστήματα έχουν φυσικές συχνότητες. Μπορούν να έχουν τη μορφή σύνθετης αντίστασης, ταλάντωσης ή υπέρθεσης ανάλογα με το σύστημα.
Αντήχηση
Όταν σε ένα σύστημα (π.χ. σε ένα εκκρεμές) δίνεται μια μικρή ταλάντωση, θα αρχίσει να ταλαντεύεται. Η συχνότητα με την οποία ταλαντεύεται είναι η φυσική συχνότητα του συστήματος. Τώρα φανταστείτε μια περιοδική εξωτερική δύναμη που εφαρμόζεται στο σύστημα. Η συχνότητα αυτής της εξωτερικής δύναμης δεν είναι απαραίτητα παρόμοια με τη φυσική συχνότητα του συστήματος. Αυτή η δύναμη θα προσπαθήσει να ταλαντώσει το σύστημα στη συχνότητα της δύναμης. Αυτό δημιουργεί ένα ανομοιόμορφο μοτίβο. Κάποια ενέργεια από την εξωτερική δύναμη απορροφάται από το σύστημα. Ας εξετάσουμε τώρα την περίπτωση όπου οι συχνότητες είναι ίδιες. Σε αυτή την περίπτωση, το εκκρεμές θα ταλαντεύεται ελεύθερα με τη μέγιστη ενέργεια που απορροφάται από την εξωτερική δύναμη. Αυτό ονομάζεται συντονισμός. Σε αυτή την περίπτωση, ακόμα κι αν το εκκρεμές και η δύναμη δεν ήταν στην ίδια φάση, το εκκρεμές θα προσαρμοστεί τελικά στη φάση της δύναμης. Αυτή είναι μια εξαναγκασμένη ταλάντωση. Δεδομένου ότι το εκκρεμές απορροφά την υψηλότερη ποσότητα ενέργειας στον συντονισμό, το πλάτος του εκκρεμούς είναι μέγιστο στον συντονισμό. Αυτός είναι ο κίνδυνος που φέρνουν οι σεισμοί και οι καταιγίδες. Ας υποθέσουμε ότι η φυσική συχνότητα ενός κτιρίου είναι ίδια με αυτή του σεισμού, το κτίριο θα ταλαντευτεί με το υψηλότερο πλάτος τελικά να καταρρεύσει. Υπάρχει επίσης μια κατάσταση συντονισμού στα κυκλώματα LCR. Η σύνθετη αντίσταση οποιουδήποτε συνδυασμού LCR εξαρτάται από τη συχνότητα του εναλλακτικού ρεύματος. Ο συντονισμός λαμβάνει χώρα στην ελάχιστη αντίσταση. Η συχνότητα που αντιστοιχεί στην ελάχιστη συχνότητα είναι η συχνότητα συντονισμού. Στην υψηλότερη αντίσταση, το σύστημα λέγεται ότι είναι αντισυντονιστικό. Αυτός ο συντονισμός και ο αντισυντονισμός χρησιμοποιούνται ευρέως σε κυκλώματα συντονισμού και κυκλώματα φίλτρων αντίστοιχα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ συντονισμού και φυσικής συχνότητας;
• Η φυσική συχνότητα είναι μια ιδιότητα ενός συστήματος.
• Ο συντονισμός είναι ένα γεγονός που συμβαίνει όταν ένα σύστημα παρέχεται με την εξωτερική περιοδική δύναμη που έχει τη φυσική συχνότητα.
• Η φυσική συχνότητα μπορεί να υπολογιστεί για ένα σύστημα.
• Το πλάτος της παρεχόμενης δύναμης καθορίζει το πλάτος του συντονισμού.
