Fedotova Vittoria

Scopo: studiare informazioni sulla risonanza meccanica, la sua applicazione e contabilità.

Obiettivi: 1. Raccogliere e sistematizzare informazioni sull'uso e la contabilità della risonanza meccanica in natura, vita quotidiana e tecnologia.

2. Dimostrare esperimenti per osservare la risonanza meccanica.

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Didascalie delle diapositive:

Risonanza meccanica

1602 V 4 F tr max

Danni benefici dalla risonanza meccanica

Il 20 gennaio (2 febbraio) 1905, uno squadrone di cavalleria delle guardie attraversò il Ponte delle Catene egiziano a San Pietroburgo

Distruzione del ponte Tacoma in America nel 1940

Nel 2010, un ponte a Volgograd “danzava”

Risonanza nella tecnologia 1. 2. 3. 4.

Trombe di Gerico

Le cavità orale e nasale fungono da risonatori

Frequenzimetro

Risonanza sonora

Risonanza meccanica beneficio danno P applicare Prendere in considerazione e ridurre

Anteprima:

Progetto di fisica “Risonanza meccanica”

Scopo: studiare informazioni sulla risonanza meccanica, la sua applicazione e contabilità.

Obiettivi: 1. Raccogliere e sistematizzare informazioni sull'uso e la contabilità della risonanza meccanica in natura, vita quotidiana e tecnologia.

2. Dimostrare esperimenti per osservare la risonanza meccanica.

Ognuno di noi ama un'attività divertente: dondolarsi su un'altalena. Quando intratteniamo noi stessi o un bambino, esercitiamo la forza la giusta direzione in un momento strettamente definito. Una persona che cerca di far oscillare un'altalena spingendola nel momento sbagliato sembrerebbe molto strana. Perché è impossibile eseguire un'altalena se si applica la forza nel momento sbagliato? Questa domanda rimase senza risposta per molto tempo finché non studiammo la risonanza durante le lezioni di fisica. Questo fenomeno naturale è molto misterioso. Abbiamo deciso di sollevare un po' il velo di segretezza.

Risonanza meccanicaè il fenomeno di un forte aumento dell'ampiezza delle oscillazioni quando la frequenza delle oscillazioni forzate coincide con la frequenza naturale del sistema fisico.Fenomeno di risonanzaè stato descritto per la prima volta Galileo Galilei nel 1602 in opere dedicate allo studiopendoli e corde musicali.La risonanza si osserva più chiaramente se l'attrito nel sistema è minimo.

Per evitare questo fenomeno, aumentare l'attrito o modificare i parametri del sistema oscillatorio stesso.

Come ogni fenomeno naturale, la risonanza non può essere unicamente benefica o dannosa; ha i suoi pro e i suoi contro. Quando è dannoso, ne tengono conto e cercano di prevenirlo, se è utile, lo usano;

Ogni parte, meccanismo, macchina o edificio ha la propria frequenza di vibrazione. Se durante il funzionamento vengono colpiti da una forza motrice, le conseguenze possono essere molto pericolose se le frequenze coincidono.

Il 20 gennaio (2 febbraio) 1905, uno squadrone di cavalleria delle guardie attraversò il ponte delle catene egiziano a San Pietroburgo, 11 slitte con conducenti si stavano muovendo verso di esso. In quel momento il ponte crollò sul ghiaccio della Fontanka. La versione principale è che la struttura del ponte non poteva sopportare vibrazioni troppo ritmiche dal passo coordinato dei militari, motivo per cui si è verificata una risonanza. Questa versione è stata inclusa nel curriculum scolastico di fisica come esempio illustrativo, inoltre, è stato introdotto un nuovo comando militare per "andare fuori passo", dato alla colonna di combattimento prima di entrare in qualsiasi ponte. Per la stessa risonanza avvenne la distruzione del ponte di Tacoma in America nel 1940, del ponte di Angers in Francia nel 1850. Nel 2010, un ponte a Volgograd “danzava”.

La risonanza meccanica può verificarsi, ad esempio, durante l'accelerazione del rotore di un meccanismo a una velocità intermedia; All'aumentare della frequenza, la risonanza si interrompe. La risonanza può non verificarsi nell'intero meccanismo, ma solo in qualche parte di esso; Se risuona, potrebbe rompersi.

Alcuni piloti collaudatori hanno riferito con orrore che durante il volo il loro aereo ha improvvisamente cominciato a tremare violentemente e dopo pochi minuti si è letteralmente disintegrato nell'aria. Le indagini su questi casi hanno fornito una risposta sul colpevole dell'incidente: si è trattato di una risonanza. Quando i motori erano in funzione, le loro frequenze di oscillazione coincidevano con la frequenza di oscillazione naturale del corpo dell'aereo. La gamma delle vibrazioni continuò ad aumentare e l'aereo semplicemente si disintegrò nell'aria. Ci sono casi in cui è stato necessario ricostruire i transatlantici per ridurre le vibrazioni. Ogni corpo ha la propria frequenza di vibrazione. E se riesci a selezionare la stessa frequenza della forza esterna, la distruzione sarà inevitabile. L'esempio più chiaro Le trombe di Gerico servono a questo scopo. Secondo la leggenda, quando suonarono la tromba, le mura di Gerico crollarono. Puoi rompere un bicchiere allo stesso modo. E gli amanti di Shrek si sono ricordati dell'uccello che è scoppiato al canto di Fiona. La risposta, chiamata risonanza, si manifesta in questo modo. Ronzava e vibrava vetro della finestra senza shock o altri impatti evidenti; ma ascoltando musica soft, il bicchiere nell'armadio cominciò a rispondere, e sulla stessa nota.

Spostiamoci mentalmente a Antica Roma, dove furono rappresentate varie tragedie sul palco del Colosseo. L'enorme anfiteatro è progettato in modo tale che tutti i presenti possano sentire anche un sussurro pronunciato sul palco. È qui che funziona la risonanza. Dopotutto, le moderne sale da concerto sono costruite secondo leggi speciali, creando le condizioni per la risonanza. Sì, e tu ed io lo usiamo per comunicare. Quando parliamo o cantiamo, arrotondiamo la bocca, aumentando il suono. Le scimmie urlatrici sfruttano questo fenomeno molto meglio di noi; i loro ruggiti possono essere uditi per diversi chilometri. E le rane ordinarie fanno richiami piuttosto forti durante la stagione degli amori. Entrambi hanno una sacca risonante, che gonfiano quando urlano. Le persone hanno notato il fenomeno della risonanza in natura e hanno iniziato a usarlo per i propri scopi. Molti di noi hanno ripetutamente ammirato forme aggraziate strumenti musicali, ma solo pochi si pongono la domanda: “Perché un violino ha bisogno di una forma simile?” Ed è tutta una questione di risonanza. Suoni altezze diverse risuonano in diversi punti dello strumento dalla curvatura complessa. Tutti gli amplificatori audio sono dimensionati per la risonanza. Non appena li cambi leggermente, il suono “scompare” immediatamente. Anche il rumore di una conchiglia è generato dalla risonanza.

L'azione di un dispositivo che permette di misurare la frequenza delle oscillazioni si basa sul fenomeno della risonanza. Questo dispositivo si chiama frequenzimetro. La frequenza delle vibrazioni meccaniche viene solitamente misurata utilizzando vibrazioni meccaniche ed elettriche contatori di frequenza ., utilizzato in abbinamento ai convertitori di vibrazioni meccaniche in elettriche. La meccanica a vibrazione più semplice frequenzimetro, la cui azione è basata sulla risonanza, è costituito da una serie di piastre elastiche rinforzate ad un'estremità su una base comune. Le piastre vengono selezionate in base alla lunghezza e al peso in modo che le frequenze delle proprie vibrazioni formino una certa scala discreta, sulla quale viene determinato il valore della frequenza misurata. Vibrazioni meccaniche agenti sulla base frequenzimetro , provocano la vibrazione delle piastre elastiche, con la massima ampiezza di vibrazioni osservate nella piastra la cui frequenza naturale è uguale (o vicino in valore) alla frequenza misurata.

Esperimenti per osservare la risonanza.

1. Appendiamo diversi pendoli di diverse lunghezze a una corda fissata alle cremagliere. Deviamo il pendolo UN dalla posizione di equilibrio e lasciarlo a se stesso. Oscilla liberamente, agendo con una certa forza periodica sulla corda. La corda, a sua volta, agirà sui restanti pendoli. Di conseguenza, tutti i pendoli inizieranno a eseguire oscillazioni forzate con la frequenza delle oscillazioni del pendolo UN . Vedremo che tutti i pendoli inizieranno ad oscillare con una frequenza pari alla frequenza delle oscillazioni del pendolo UN . Tuttavia, la loro ampiezza delle oscillazioni, ad eccezione del pendolo C , sarà inferiore all'ampiezza delle oscillazioni del pendolo UN. Pendolo stesso C , la cui lunghezza è uguale alla lunghezza del pendolo UN , oscillerà molto fortemente. Di conseguenza, il pendolo ha la massima ampiezza di oscillazione, la cui frequenza naturale delle oscillazioni coincide con la frequenza della forza motrice. In questo caso dicono che è osservato risonanza
2. Posizioniamo due diapason identici uno accanto all'altro, ruotandoli l'uno verso l'altro sui lati delle scatole dove non ci sono pareti. Colpiremo il diapason sinistro con un martello. Tra un secondo lo annegheremo con le mani. Sentiremo il suono del secondo diapason, che non abbiamo colpito. Dicono che sia il diapason giusto risuona cioè, cattura l'energia delle onde sonore dal diapason sinistro, in conseguenza della quale aumenta l'ampiezza delle proprie vibrazioni.

Conclusione: dopo aver studiato il fenomeno della risonanza meccanica, è diventato chiaro che si tratta di un fenomeno complesso. Deve essere ricordato e preso in considerazione, poiché può portare benefici e danni. Se la risonanza è benefica, viene utilizzata e applicata, e se è dannosa, viene presa in considerazione e l'effetto della risonanza viene ridotto.

Come il suono e onde luminose influisce il principio di risonanza? Cosa sono le vibrazioni e le frequenze di risonanza degli oggetti? Quali esempi quotidiani di risonanza puoi trovare nella vita? Come rompere un bicchiere usando la tua voce? Se guardi da vicino, puoi vedere esempi di risonanza ovunque. Ma alcuni di essi sono benefici, mentre altri sono dannosi.

Cos'è la risonanza?

Ti sei mai chiesto come fanno le persone a creare musica meravigliosa utilizzando normali occhiali? Man mano che il vetro diventa più esposto alle onde sonore, potrebbe addirittura rompersi. Anche le onde luminose interagiscono in modi speciali con gli oggetti intorno a te. Il comportamento delle onde sonore e luminose spiega perché le persone sentono i suoni degli strumenti musicali e distinguono i colori. Vengono causati cambiamenti nell'ampiezza delle onde principio importante, che si chiama risonanza. Esempi di influssi sulla trasmissione del suono e della luce sono le vibrazioni.

Onde sonore si verificano a causa delle vibrazioni meccaniche nei solidi, nei liquidi e nei gas. Le onde luminose provengono dalla vibrazione di particelle cariche. Oggetti, particelle cariche e sistemi meccanici di solito hanno una frequenza specifica alla quale tendono a vibrare. Questa è chiamata la loro frequenza di risonanza o la loro frequenza naturale. Alcuni oggetti hanno due o più frequenze di risonanza. Un esempio di risonanza: quando guidi su una strada accidentata e la tua macchina inizia a saltare su e giù, questo è un esempio della tua macchina che oscilla alla sua frequenza di risonanza, o meglio alla frequenza di risonanza degli ammortizzatori. Potresti notare che quando sei in autobus, la frequenza di rimbalzo è un po' più lenta. Questo perché gli ammortizzatori dei pneumatici hanno una frequenza di risonanza inferiore.

Quando un'onda sonora o luminosa colpisce un oggetto, questo vibra già ad una certa frequenza. Se questa frequenza corrisponde alla frequenza di risonanza dell'oggetto, ciò ti farà ottenere una risonanza. Si verifica quando l'ampiezza delle vibrazioni di un oggetto aumenta a causa delle vibrazioni corrispondenti di un altro oggetto. È difficile immaginare questa connessione senza un esempio.

Risonanza e onde luminose

Prendi, ad esempio, una tipica onda luminosa (questo è un flusso di luce bianca che proviene dal sole) e dirigila verso un oggetto scuro, lascia che sia un serpente nero. Le molecole nella pelle di un rettile hanno una serie di frequenze di risonanza. Cioè, gli elettroni negli atomi tendono a vibrare a determinate frequenze. La luce che scende dal sole è luce bianca, che ha una frequenza multicomponente.

Questi includono rosso e verde, blu e giallo, arancione e viola. Ognuna di queste frequenze influisce sulla pelle del serpente. E ogni frequenza fa vibrare un elettrone diverso. La frequenza gialla risuona con gli elettroni la cui frequenza di risonanza è gialla. La frequenza blu risuona con gli elettroni la cui frequenza di risonanza è blu. Pertanto, la pelle di un serpente nel suo insieme risuona luce del sole. Il serpente appare nero perché la sua pelle assorbe tutte le frequenze della luce solare.

Quando le onde luminose risuonano con un oggetto, fanno vibrare gli elettroni a grandi ampiezze. L'energia luminosa viene assorbita dall'oggetto e l'occhio umano non si accorge che la luce ritorna indietro. L'oggetto appare nero. Cosa fare se l'oggetto non assorbe la luce solare? Cosa succederebbe se nessuno dei suoi elettroni risuonasse con le frequenze della luce? Se non si verifica la risonanza, si otterrà la trasmissione, la trasmissione delle onde luminose attraverso l'oggetto. Il vetro appare trasparente perché non assorbe la luce solare.

La luce fa ancora vibrare gli elettroni. Ma poiché non corrisponde alle frequenze di risonanza degli elettroni, le vibrazioni sono molto piccole e viaggiano da un atomo all'altro attraverso l'intero oggetto. Un oggetto senza risonanza avrà assorbimento zero e trasmissione al 100%, come il vetro o l'acqua.

Musica e risonanza delle onde sonore

La risonanza funziona allo stesso modo per il suono e per la luce. Quando un oggetto vibra alla frequenza di un secondo oggetto, il primo fa vibrare il secondo ad un'ampiezza elevata. Ecco come avviene la risonanza acustica. Un esempio è suonare qualsiasi strumento musicale. La risonanza acustica è responsabile della musica prodotta dalla tromba, dal flauto, dal trombone e da molti altri strumenti. Come funziona questo straordinario fenomeno? Puoi fornire un esempio di risonanza, che ha un effetto positivo.

Entrando nella cattedrale, dove suona la musica d'organo, noterai che l'intera parete è piena di tubi enormi tutte le taglie. Alcuni sono molto corti, mentre altri raggiungono il soffitto. A cosa servono tutti i tubi? Quando inizia a suonare una bella musica, puoi capire che il suono proviene dalle trombe, è molto forte e sembra riempire l'intera cattedrale. Come possono queste trombe suonare così forte? La colpa è della risonanza acustica, che non è l’unico strumento che sfrutta questo sorprendente fenomeno.

Creazione di onde sonore

Per capire cosa sta succedendo, devi prima sapere qualcosa su come il suono viaggia nell'aria. Le onde sonore vengono create quando qualcosa fa vibrare le molecole d'aria. Questa vibrazione si muove quindi come un'onda verso l'esterno in tutte le direzioni. Mentre un'onda viaggia attraverso l'aria, ci sono regioni in cui le molecole vengono schiacciate e regioni in cui le molecole vengono allontanate ulteriormente. La distanza tra successive compressioni o espansioni è nota come lunghezza d'onda. La frequenza viene misurata in unità di Hertz (Hz) e un Hertz corrisponde alla velocità di compressione di un'onda al secondo.

Gli esseri umani possono rilevare onde sonore con frequenze che vanno da 20 a 20.000 Hz! Tuttavia, non suonano tutti uguali. Alcuni suoni sono alti e stridenti, mentre altri sono bassi e profondi. Ciò che effettivamente senti è una differenza di frequenza. Quindi, in che modo la frequenza è correlata alla lunghezza d'onda? La velocità del suono varia leggermente a seconda della temperatura dell'aria, ma solitamente è intorno ai 343 m/s. Poiché tutte le onde sonore viaggiano alla stessa velocità, la frequenza diminuirà all’aumentare della lunghezza d’onda e aumenterà al diminuire della lunghezza d’onda.

Risonanza dannosa: esempi

Spesso le persone danno per scontate la costruzione e la sicurezza dei ponti. Tuttavia, a volte si verificano disastri che ti costringono a cambiare punto di vista. Il 1 luglio 1940 fu inaugurato a Washington il Tacoma Narrows Bridge. Era un ponte sospeso, il terzo più grande al mondo per l'epoca. Durante la costruzione, il ponte fu soprannominato "Gartie's Galloping" per il modo in cui ondeggiava e si fletteva al vento. Questa oscillazione ondulatoria alla fine portò alla sua caduta. Il ponte crollò il 7 novembre 1940, durante un temporale, dopo soli quattro mesi di funzionamento. Prima di conoscere la frequenza di risonanza e come si collega al disastro del Tacoma Narrows Bridge, devi prima capire qualcosa chiamato movimento armonico.

Quando un oggetto oscilla periodicamente avanti e indietro, diciamo che sta sperimentando un movimento armonico. Un eccellente esempio di risonanza che sperimenta il movimento armonico è una molla sospesa liberamente con una massa attaccata ad essa. La massa fa sì che la molla si allunghi verso il basso finché alla fine la molla si contrae per tornare alla sua forma originale. Questo processo continua a ripetersi e diciamo che la molla è in movimento armonico. Se guardi il video del Tacoma Narrows Bridge, vedrai che vacillò prima di crollare. Ha attraversato un movimento armonico, come una molla a cui è attaccata una massa.

Risonanza e swing

Se spingi il tuo amico sull'altalena una volta, lo farà più volte. movimenti oscillatori e dopo un po' si fermeranno. Questa frequenza quando la vibrazione oscilla spontaneamente è chiamata frequenza naturale. Se dai una spinta ogni volta che il tuo amico torna da te, oscillerà sempre più in alto. Premi ad una frequenza simile alla tua frequenza naturale e l'ampiezza delle oscillazioni aumenta. Questo comportamento è chiamato risonanza.

Questo è certamente un esempio di risonanza benefica. Tra gli altri, riscaldare il cibo forno a microonde, antenna su un ricevitore radio che riceve un segnale radio, suona il flauto.

In effetti, ci sono anche molti cattivi esempi. La rottura di un vetro con un suono acuto, la distruzione di un ponte con una brezza leggera, il crollo di edifici durante un terremoto: tutti questi sono esempi di risonanza nella vita, che non solo sono dannosi, ma anche pericolosi, a seconda del forza dell'impatto.

Il potere distruttivo del suono

Molte persone probabilmente hanno sentito dire che un bicchiere di vino può essere rotto con la voce di un cantante d'opera. Se colpisci leggermente un bicchiere con un cucchiaio, “suonerà” come una campana alla sua frequenza di risonanza. Se appare sul vetro pressione sonora Ad una certa frequenza inizia a vibrare. Man mano che lo stimolo continua, la vibrazione si accumula nel vetro finché non crolla quando vengono superati i limiti meccanici.

Esempi di risonanza benefica e dannosa sono ovunque. Le microonde sono ovunque intorno a noi, dal forno a microonde, che riscalda il cibo senza l'uso di calore esterno, alle vibrazioni la crosta terrestre portando a terremoti distruttivi.

“Vibrazioni e onde meccaniche” - Contenuti. Autooscillazioni forzate libere. Vibrazioni meccaniche. Leggi della riflessione. Onde. La propagazione delle oscillazioni da punto a punto (da particella a particella) nello spazio nel tempo. La frequenza ciclica e il periodo di oscillazione sono rispettivamente uguali: Un punto materiale attaccato ad una molla assolutamente elastica.

"Frequenza di vibrazione" - Cos'è chiamato tono puro? Velocità del suono. Molto spesso, questa sostanza è l'aria. Per rilevare viene utilizzata l'ecografia parti fuse vari difetti. Ognuno di noi ha familiarità con un fenomeno sonoro come l'eco. La velocità del suono dipende dalle proprietà del mezzo in cui viaggia il suono. Infrasuoni.

“Vibrazioni libere” - Dalla legge di Ohm per una sezione di un circuito corrente alternata: Flusso magnetico Ô attraverso il piano del telaio: Equazione per la variazione di carica q sulle piastre del condensatore nel tempo: Oscillazioni elettromagnetiche smorzate. Frequenza ciclica libera vibrazioni elettromagnetiche nel circuito: Oscillazioni elettromagnetiche libere.

“Vibrazioni meccaniche” - Vibrazioni e onde meccaniche. La lunghezza d'onda (?) è la distanza tra le particelle vicine che oscillano nella stessa fase. Longitudinale. Costretto. Grafico armonico. Le onde sono la propagazione delle vibrazioni nello spazio nel tempo. La frequenza di oscillazione è il numero di oscillazioni complete eseguite nell'unità di tempo.

“Fisica delle oscillazioni e delle onde” - Fig. 53. Generalizzazione dell'argomento Letteratura per il lavoro: 1. Fisica-9 - libro di testo 2. Fisica -8 di Gromov 3. Fisica, uomo, ambiente. (appendice al libro di testo). Dopo aver studiato l'argomento Oscillazioni e onde, dovresti... Oscillazioni e onde. Conoscere: l'equazione della vibrazione armonica e determinazione delle caratteristiche della vibrazione: ampiezza, periodo, frequenza della vibrazione; definizioni di onde meccaniche, trasversali e longitudinali; caratteristiche dell'onda: lunghezza, velocità; esempi di utilizzo delle onde sonore nella tecnologia.

“Oscillazioni armoniche” - LA1 – ampiezza della 1a oscillazione. Battere. Ottica geometrica e ondulatoria. Kuznetsov Sergey Ivanovich Professore associato del Dipartimento di Educazione Fisica della Fisica Medica Unificata di TPU. (2.2.4). Figura 5. L'ampiezza A dell'oscillazione risultante dipende dalla differenza nelle fasi iniziali. Le oscillazioni sono in antifase. (2.2.5). Grafico; geometrico, utilizzando il vettore ampiezza (metodo del diagramma vettoriale).

Ci sono un totale di 14 presentazioni nell'argomento

Influenza esterna a determinati valori (frequenze di risonanza) determinati dalle proprietà del sistema. Aumentare l'ampiezza è solo conseguenza risonanza e causa- coincidenza della frequenza esterna (eccitante) con la frequenza interna (naturale) del sistema oscillatorio. Utilizzando il fenomeno della risonanza è possibile isolare e/o amplificare segnali anche molto deboli. oscillazioni periodiche. La risonanza è un fenomeno per cui ad una certa frequenza della forza motrice il sistema oscillatorio è particolarmente reattivo all'azione di questa forza. Il grado di reattività nella teoria delle oscillazioni è descritto da una quantità chiamata fattore di qualità. Il fenomeno della risonanza fu descritto per la prima volta da Galileo Galilei nel 1602 in opere dedicate allo studio dei pendoli e delle corde musicali.

Meccanica

Il sistema di risonanza meccanica più familiare alla maggior parte delle persone è l'oscillazione regolare. Se spingi l'altalena in base alla sua frequenza di risonanza, la gamma di movimento aumenterà, altrimenti il ​​movimento svanirà. La frequenza di risonanza di un tale pendolo può essere trovata con sufficiente precisione nell'intervallo di piccoli spostamenti dallo stato di equilibrio utilizzando la formula:

Il meccanismo della risonanza è che il campo magnetico dell'induttanza genera una corrente elettrica che carica il condensatore, e la scarica del condensatore crea un campo magnetico nell'induttanza - un processo che si ripete molte volte, analogo a un pendolo meccanico.

Supponendo che al momento della risonanza le componenti induttiva e capacitiva dell'impedenza siano uguali, la frequenza di risonanza può essere ricavata dall'espressione

Dove ; f è la frequenza di risonanza in hertz; L è l'induttanza in Henry; C è la capacità in farad. È importante che dentro sistemi reali il concetto di frequenza di risonanza è indissolubilmente legato larghezza di banda, cioè l'intervallo di frequenze in cui la risposta del sistema differisce poco dalla risposta alla frequenza di risonanza. La larghezza di banda è determinata fattore di qualità del sistema.

Microonde

Nell'elettronica a microonde sono ampiamente utilizzati risonatori volumetrici, il più delle volte di geometria cilindrica o toroidale con dimensioni dell'ordine della lunghezza d'onda, in cui sono possibili oscillazioni di energia elettrica di alta qualità. campo magnetico a frequenze individuali determinate dalle condizioni al contorno. Il fattore di qualità più elevato si trova nei risonatori superconduttori le cui pareti sono costituite da un superconduttore e nei risonatori dielettrici con modalità a galleria sussurrante.

Ottica

Acustica

La risonanza è uno dei processi fisici più importanti utilizzati nella progettazione di dispositivi sonori, la maggior parte dei quali contengono risonatori, come le corde e il corpo di un violino, il tubo di un flauto e il corpo dei tamburi.

Astrofisica

La risonanza orbitale nella meccanica celeste è una situazione in cui due (o più) corpi celesti hanno periodi orbitali correlati come piccoli numeri interi. Di conseguenza, questi corpi celestiali hanno un'influenza gravitazionale regolare l'uno sull'altro, che può stabilizzare le loro orbite.

Metodo di risonanza per la distruzione del ghiaccio

È noto che quando un carico si sposta lungo la copertura ghiacciata si sviluppa un sistema di onde gravitazionali di flessione (IGW). Questa è una combinazione di vibrazioni di flessione della placca di ghiaccio e di onde gravitazionali associate nell'acqua. Quando la velocità di caricamento è vicina alla velocità di fase minima dell'IGW, l'acqua smette di sostenere la copertura di ghiaccio e il supporto è fornito solo dalle proprietà elastiche del ghiaccio. L'ampiezza dell'IGV aumenta bruscamente e con un carico sufficiente inizia la distruzione. Il consumo energetico è molte volte inferiore (a seconda dello spessore del ghiaccio) rispetto ai rompighiaccio e ai rompighiaccio allegati. Questo metodo di distruzione del ghiaccio è noto come metodo risonante di distruzione del ghiaccio Lo scienziato Kozin, Viktor Mikhailovich, ha ottenuto curve teoriche sperimentali che mostrano le capacità del suo metodo.

Appunti

Guarda anche

Letteratura

• Richardson LF(1922), Previsione meteorologica mediante processo numerico, Cambridge.
• Bretherton FP(1964), Interazioni risonanti tra onde. J. Meccanismo fluido., 20, 457-472.
• Blombergen N. Ottica non lineare, M.: Mir, 1965. - 424 p.
• Zakharov V. E.(1974), Formalismo hamiltoniano per onde in mezzi non lineari con dispersione, Izv. università dell'URSS. Radiofisica, 17(4), 431-453.
• Arnoldo V.I. Perdita di stabilità delle auto-oscillazioni in prossimità delle risonanze, Onde non lineari / Ed. A. V. Gaponov-Grekhov. - M.: Nauka, 1979. P. 116-131.
• Kaup PJ, Reiman A e Bers A(1979), Evoluzione spazio-temporale delle interazioni non lineari a tre onde. Interazioni in un mezzo omogeneo, Rev. della Fisica Moderna, 51 (2), 275-309.
• Haken H(1983), Sinergetica avanzata. Gerarchie di instabilità di sistemi e dispositivi auto-organizzati, Berlino, Springer-Verlag.
• Phillips O.M. Interazione delle onde. Evoluzione delle idee, Idrodinamica moderna. Successi e problemi. - M.: Mir, 1984. - P. 297-314.
• Zhuravlev V. F., Klimov D. M. Metodi applicati nella teoria delle vibrazioni. - M.: Nauka, 1988.
• Sukhorukov A.P. Interazioni d'onda non lineari in ottica e radiofisica. - M.: Nauka, 1988. - 232 p.
• Bruno A.D. Problema ristretto dei tre corpi. - M.: Nauka, 1990.

Collegamenti

• Dimostrazione del fenomeno della risonanza usando l'esempio delle oscillazioni forzate di un pendolo a molla

Fondazione Wikimedia. 2010.

Scopri cos'è "Risonanza" in altri dizionari:

- (risonanza francese, dal latino resono suono in risposta, rispondo), una risposta selettiva relativamente ampia di un sistema oscillatorio (oscillatore) a un sistema periodico impatto con una frequenza vicina alla propria. esitazione. Quando R.... ... Enciclopedia fisica

- (francese, dal latino risuonare per farsi ascoltare). In acustica: condizioni per la completa propagazione del suono. Tavola utilizzata per esaltare la sonorità degli archi strumenti musicali. Dizionario parole straniere, incluso nella lingua russa. Chudinov A.N., 1910.… … Dizionario delle parole straniere della lingua russa

Risonanza- Risonanza: curve di risonanza di oscillatori lineari a diversi fattori di qualità Q(Q3>Q2>Q1), x intensità delle oscillazioni; b dipendenza della fase dalla frequenza alla risonanza. RISONANZA (risonanza francese, dal latino resono rispondo), acuto... ... Dizionario enciclopedico illustrato

RISONANZA, risonanza, molte. nessun marito (dal lat. risonans che dà un'eco). 1. Il suono di risposta di uno dei due corpi sintonizzati all'unisono (fisico). 2. La capacità di aumentare la forza e la durata del suono caratteristico delle stanze, della superficie interna... ... Dizionario Ushakova

Eco, risonanza, mesomerismo, risposta, adrone, particella, eco Dizionario dei sinonimi russi. risonanza vedi risposta Dizionario dei sinonimi della lingua russa. Guida pratica. M.: Lingua russa. Z. E. Alexandrova. 2... Dizionario dei sinonimi

Il fenomeno della risonanza è inteso come un aumento istantaneo dell'ampiezza delle vibrazioni di un oggetto sotto l'influenza di una fonte di energia esterna di natura periodica di influenza con un valore di frequenza simile.

Nell'articolo considereremo la natura del verificarsi della risonanza usando l'esempio di un pendolo meccanico (matematico), un circuito oscillatorio elettrico e un risonatore magnetico nucleare. Per presentare più facilmente i processi fisici, l'articolo è corredato da numerosi inserti nella scheda esempi pratici. Lo scopo dell'articolo è spiegare a livello primitivo il fenomeno della risonanza in aree diverse la sua comparsa senza formule matematiche.

Più modello semplice, che può presentare chiaramente oscillazioni, è il pendolo più semplice, o meglio pendolo matematico. Le oscillazioni si dividono in libere e forzate. Inizialmente, l'energia che agisce sul pendolo fornisce oscillazioni libere nel corpo senza la presenza di una fonte esterna di energia d'impatto variabile. Questa energia può essere cinetica o potenziale.

Qui non importa quanto forte o meno oscilli il pendolo stesso: il tempo trascorso a percorrere il suo percorso in linea retta e direzione inversa, Rimane invariato. Per evitare malintesi riguardo allo smorzamento delle oscillazioni dovute all'attrito con l'aria, vale la pena sottolinearlo vibrazioni libere Devono essere soddisfatte le condizioni affinché il pendolo ritorni al punto di equilibrio e l'assenza di attrito.

Ma la frequenza, a sua volta, dipende direttamente dalla lunghezza del filo del pendolo. Più corto è il filo, maggiore è la frequenza e viceversa.

La frequenza naturale di un corpo che si verifica sotto l'influenza di una forza inizialmente applicata è chiamata frequenza di risonanza.

Tutti i corpi che sono caratterizzati da vibrazioni le eseguono con una determinata frequenza. Per mantenere le vibrazioni non smorzate nel corpo, è necessario fornire un costante “nutrimento” energetico periodico. Ciò si ottiene esponendo una vibrazione simultanea del corpo ad una forza costante con un certo periodo. Pertanto, le vibrazioni che sorgono nel corpo sotto l'influenza di una forza periodica dall'esterno sono chiamate forzate.

Ad un certo punto influenze esterne si verifica un brusco salto di ampiezza. Questo effetto si verifica se i periodi delle vibrazioni interne del corpo coincidono con i periodi della forza esterna e si chiama risonanza. Sono sufficienti valori molto piccoli perché si verifichi la risonanza. fonti esterne impatto, ma con la condizione obbligata della ripetizione nel tempo. Naturalmente, quando si effettuano calcoli reali in condizioni terrestri, non bisogna dimenticare l'azione delle forze di attrito e della resistenza dell'aria sulla superficie del corpo.

Semplici esempi di risonanza dalla vita

Cominciamo con un esempio del verificarsi della risonanza che ognuno di noi ha riscontrato: questa è una normale altalena in un parco giochi.

Risonanza dell'altalena

Nell'altalena per bambini, nel momento in cui la mano applica la forza superando uno dei due punti simmetrici più alti, si verifica un salto di ampiezza con un corrispondente aumento dell'energia vibrazionale. Nella vita di tutti i giorni, gli amanti della voce potrebbero osservare il fenomeno della risonanza nel bagno.

Risonanza acustica del suono quando si canta in bagno

Chiunque canti in un bagno piastrellato avrà probabilmente notato come cambia il suono. Le onde sonore riflesse sulle piastrelle nello spazio chiuso del bagno diventano più forti e durature. Ma non tutte le note della canzone del cantante sono influenzate da questo effetto, ma solo quelle che risuonano in un unico battito con la frequenza sonora di risonanza dell'aria.

Per ciascuno dei casi di risonanza sopra indicati è presente energia eccitatrice esterna: nel caso dell'altalena, una spinta elementare con la mano, coincidente con la fase di vibrazione dell'altalena, e nel caso di un effetto acustico nel bagno, la voce di una persona, le cui frequenze individuali coincidevano con determinate frequenze dell'aria.

Risonanza sonora di un bicchiere: esperienza a casa

Questo esperimento può essere fatto a casa. Richiede un bicchiere di cristallo e stanza chiusa senza rumori estranei per una percezione sensibile dell'effetto acustico. Muoviamo il dito inumidito con acqua lungo il bordo del bicchiere con accelerazioni periodiche “irregolari”. Durante tali movimenti, puoi osservare il verificarsi di uno squillo. Questo effetto avviene per trasferimento di energia di movimento, la cui frequenza di vibrazione coincide con la frequenza naturale di vibrazione del vetro.

Crollo del ponte dovuto alla risonanza: il caso del ponte Tacoma

Tutti coloro che hanno prestato servizio nell'esercito ricordano come, passando in formazione attraverso il ponte, si è sentito il comando del comandante: "Stai al passo!" Perché era impossibile marciare a passo serrato attraverso il ponte? Si scopre che quando passano in formazione attraverso un ponte e contemporaneamente sollevano la gamba tesa all'altezza del ginocchio, i militari abbassano il piano della suola in un colpo con uno sforzo accompagnato da uno schiaffo caratteristico.

Il passo del militare si fonde in un unico battito, creando un'energia improvvisa applicata esternamente al ponte con una certa quantità di vibrazioni. Se la frequenza naturale delle vibrazioni del ponte coincide con la vibrazione del passo dei soldati “al passo”, si verificherà una risonanza, la cui energia può portare ad effetti distruttivi sulla struttura del ponte.

Sebbene non siano stati registrati casi di completa distruzione del ponte quando i soldati passavano di fila, il caso più famoso è la distruzione del ponte di Tacoma sul Tacoma Narrows nello stato di Washington, negli Stati Uniti, nel 1940.

Uno dei probabili motivi della distruzione è la risonanza meccanica, sorta a causa della coincidenza della frequenza del flusso del vento con la frequenza naturale interna del ponte.

Risonanza di corrente nei circuiti elettrici

Se in meccanica il fenomeno della risonanza può essere spiegato in modo relativamente semplice, in elettricità non si spiega tutto con le dita. Per capirlo è necessaria una conoscenza di base della fisica dell'elettricità. La risonanza creata in un circuito elettrico può verificarsi se è presente un circuito oscillante. Quali elementi sono necessari per creare un circuito oscillatorio rete elettrica? Innanzitutto il circuito deve essere collegato alla sorgente energia elettrica.

In una rete elettrica, il circuito oscillatorio più semplice è costituito da un condensatore e un induttore.

Un condensatore, costituito all'interno da due piastre metalliche separate da isolanti dielettrici, è in grado di immagazzinare energia elettrica. Una proprietà simile ha una bobina di induttanza realizzata sotto forma di spire a forma di spirale di un conduttore elettrico.

La connessione reciproca di un condensatore e un induttore in una rete elettrica, formando un circuito oscillatorio, può essere parallela o in serie. Nel seguente tutorial video viene fornito un esempio di metodo di commutazione sequenziale per dimostrare la risonanza.

Oscillazioni corrente elettrica all'interno del circuito avviene sotto l'influenza dell'elettricità. Tuttavia, non tutti i segnali in arrivo, o meglio le loro frequenze, servono come fonte di risonanza, ma solo quelli la cui frequenza coincide con la frequenza di risonanza del circuito. Il resto, che non partecipa al processo, viene soppresso nel flusso generale del segnale. È possibile regolare la frequenza di risonanza modificando i valori della capacità del condensatore e dell'induttanza della bobina.

Tornando alla fisica della risonanza nelle vibrazioni meccaniche, essa è particolarmente pronunciata a valori minimi delle forze di attrito. L'indicatore dell'attrito viene paragonato in un circuito elettrico alla resistenza, il cui aumento porta al riscaldamento del conduttore dovuto alla conversione dell'energia elettrica nell'energia interna del conduttore. Pertanto, come nel caso della meccanica, in un circuito elettrico oscillatorio la risonanza è chiaramente espressa a bassa resistenza attiva.

Un esempio di risonanza elettrica durante la sintonizzazione di ricevitori TV e radio

A differenza della risonanza in meccanica, che può influenzare negativamente i materiali strutturali fino alla distruzione, in ambito elettrico è ampiamente utilizzata per scopi utili. scopo funzionale. Un esempio di applicazione è la sintonizzazione dei programmi TV e radio nei ricevitori.

Le onde radio della frequenza appropriata raggiungono le antenne riceventi e provocano piccole fluttuazioni elettriche. Successivamente, il segnale, compreso l'intero pool di programmi trasmessi, entra nell'amplificatore. Sintonizzato su una frequenza specifica in base al valore della capacità regolabile del condensatore, il circuito oscillatorio riceve solo quel segnale la cui frequenza coincide con la propria.

Nel radioricevitore è installato un circuito oscillante. Per sintonizzarsi su una stazione, ruotare la maniglia del condensatore variabile, modificando la posizione delle sue piastre e modificando di conseguenza la frequenza di risonanza del circuito.

Ricorda il ricevitore radio analogico "Ocean" dei tempi dell'URSS, la manopola di sintonizzazione del canale in cui non è altro che un regolatore per modificare la capacità di un condensatore, la cui posizione modifica la frequenza di risonanza del circuito.

Risonanza magnetica nucleare

Alcuni tipi di atomi contengono nuclei che possono essere paragonati a magneti in miniatura. Sotto l'influenza di un potente campo magnetico esterno, i nuclei degli atomi cambiano il loro orientamento in base alla posizione relativa del proprio campo magnetico rispetto a quello esterno. Un forte impulso elettromagnetico esterno viene assorbito dall'atomo, determinandone il riorientamento. Non appena la fonte dell'impulso cessa la sua azione, i nuclei ritornano nelle loro posizioni originali.

I nuclei, a seconda della loro appartenenza a un particolare atomo, sono in grado di ricevere energia in un determinato intervallo di frequenze. La posizione del nucleo cambia contemporaneamente alle oscillazioni esterne campo elettromagnetico, che è ciò che causa la cosiddetta risonanza magnetica nucleare (abbreviata NMR). Nel mondo scientifico, questo tipo di risonanza viene utilizzato per studiare i legami atomici all'interno di molecole complesse. Il metodo di risonanza magnetica (MRI) utilizzato in medicina consente di visualizzare i risultati della scansione degli organi umani interni su un display per la diagnosi e il trattamento.

Il campo magnetico dello scanner OMR, formato utilizzando induttori, crea radiazioni alta frequenza sotto l'influenza del quale l'idrogeno cambia orientamento, a condizione che le sue frequenze coincidano con quella esterna. Come risultato dei dati ricevuti dai sensori, sul monitor si forma un'immagine grafica.

Se confrontiamo i metodi NMR e OMR rispetto alle radiazioni, la scansione con un risonatore magnetico nucleare è meno dannosa dell'OMR. Inoltre, nello studio dei tessuti molli, la tecnologia NMR ha mostrato una maggiore efficienza nel riflettere il dettaglio dell’area tissutale oggetto di studio.

Cos'è la spettrografia

Il legame reciproco tra gli atomi in una molecola non è strettamente rigido; quando cambia, la molecola entra in uno stato di vibrazione. La frequenza vibrazionale dei reciproci legami degli atomi modifica di conseguenza la frequenza di risonanza delle molecole. Utilizzando le radiazioni onde elettromagnetiche nello spettro IR possono essere provocate le vibrazioni dei legami atomici di cui sopra. Questo metodo chiamata spettrografia infrarossa viene utilizzata nei laboratori scientifici per studiare la composizione del materiale in esame.