Доповідь про резонанс (фізика)

Резонанс є одним з найцікавіших фізичних явищ. І чим глибше стають наші пізнання про навколишній світ, тим виразніше простежується роль цього явища, в різних сферах нашого життя – в музиці, медицині, радіотехніці і навіть на дитячому майданчику.

Який же сенс цього поняття, умови його виникнення і прояв?

Власні та вимушені коливання. резонанс

Згадаймо просте і приємне розвага – розгойдування на підвісних гойдалках.

Розгойдування на гойдалці.

Прикладаючи в потрібний момент зовсім незначне зусилля, дитина може розгойдувати дорослого. Але для цього частота впливу зовнішньої сили повинна збігтися з власною частотою розгойдування гойдалок. Тільки в цьому випадку амплітуда їх коливань помітно зросте.

Отже, резонанс це явище різкого зростання амплітуди коливань тіла, коли частота його власних коливань співпаде з частотою дії зовнішньої сили.
Зростання амплітуди коливань при резонансі.

Перш за все, розберемося в поняттях – власні і вимушені коливання. Власні – властиві всім тілам – зіркам, струнах, пружинам, ядер, газам, рідин … Зазвичай вони залежать від коефіцієнта пружності, маси тіла і інших його параметрів. Такі коливання виникають під впливом первинного поштовху, здійснюваної зовнішньої силою. Так, щоб привести в коливання вантаж, підвішений на пружині, досить відтягнути його на деяку відстань. Виниклі при цьому власні коливання будуть затухаючими, оскільки енергія коливань витрачається на подолання опору самої коливальної системи і навколишнього середовища.

Вимушені коливання виникають при впливі на тіло сторонньої (зовнішньої) сили з певною частотою. Цю сторонню силу ще називають змушує силою. Дуже важливо, щоб ця зовнішня сила діяла на тіло в потрібний момент і в потрібному місці. Саме вона заповнює втрати енергії і збільшує її при власних коливаннях тіла.

механічний резонанс

Дуже яскравим прикладом прояву резонансу є кілька випадків обвалення мостів, коли по ним стройовим кроком проходила рота солдатів.

Обвалення моста, по якому в ногу пройшли солдати.

Карбований крок солдатських чобіт збігся з власною частотою коливань мосту. Він став коливатися з такою амплітудою, на яку його міцність не була розрахована і … розвалився. Тоді й народилася нова військова команда «… не в ногу». Вона звучить, коли піша або кінна рота солдатів проходить по мосту.

Якщо вам траплялося подорожувати на поїзді, то самі уважні з вас звернули увагу на помітні похитування вагонів, коли його колеса потрапляють на стики рейок. Це так вагон відгукується, т. Е. Резонує з коливаннями, що виникають при подоланні цих зазорів.

Корабельні прилади забезпечують масивними підставками або підвішують на м’яких пружинах, щоб уникнути резонансу цих корабельних деталей з коливаннями корабельного корпусу. При запуску корабельних двигунів судно так може увійти в резонанс з їх роботою, що це загрожує його міцності.

Наведених прикладів досить, щоб переконатися в необхідності враховувати резонанс. Але ми іноді й використовуємо механічний резонанс, не помічаючи цього. Виштовхуючи машину, яка застрягла в дорожній бруду, водій і його добровільні помічники спочатку розгойдують її, а потім дружно штовхають вперед у напрямку руху.

Розгойдуючи важкий дзвін, дзвонарі теж несвідомо використовують це явище.

Той, хто телефонує дзвін.

Вони ритмічно в такт з власними коливаннями мови дзвони, смикають за прикріплений до нього шнур, все збільшуючи амплітуду коливань.

Існують прилади, що вимірюють частоту електричного струму. Їх дія заснована на використанні резонансу.

акустичний резонанс

На сторінках нашого сайту ми познайомили вас з найважливішими відомостями про звук. Продовжимо нашу розмову, доповнивши його прикладами прояву акустичного або звукового резонансу.

Для чого у музичних інструментів, особливо у гітари та скрипки такий гарний корпус? Невже лише для того, щоб гарно виглядати? Виявляється, немає. Він потрібен для правильного звучання, всієї видається інструментом звукової палітри. Звук, що видається самої гітарної струною досить тихий. Щоб його посилити струни, розташовують поверх корпусу, що має певну форму і розміри. Звук, потрапляючи всередину гітари, резонує з різними частинами корпусу та посилюється.

Сила і чистота звуку залежить від якості дерева, і навіть від лаку, яким покритий інструмент.

Є резонатори і в нашому голосовому апараті. Їх роль виконують найрізноманітніші повітряні порожнини, що оточують голосові зв’язки. Вони-то посилюють звук, формують його тембр, посилюючи саме ті коливання, частота яких близька до їх власної. Уміння використовувати резонатори свого голосового апарату – це одна зі сторін таланту співака. Їм досконало володів Ф.І. Шаляпін.

Великий російський співак Федір Шаляпін.

Розповідають, що коли цей великий артист співав на всю потужність, гасли свічки, тряслися люстри і тріскалися грановані склянки.

Тобто явище звукового резонансу грає величезну роль в чудовому світі звуків.

електричний резонанс

Не минало це явище і електричні ланцюги. Якщо частота зміни зовнішньої напруги співпаде з частою власних коливань ланцюга, то може виникнути електричний резонанс. Як завжди він проявляється в різкому зростанні і сили струму і напруги в колі. Це загрожує коротким замикання і виходом з ладу приладів, включених в ланцюг.

Однак саме резонанс дозволяє нам налаштуватися на частоту певної радіостанції. Зазвичай на антену надходить безліч частот від різних радіостанцій. Обертаючи ручку настройки, ми змінюємо частоту прийомного контуру радіоприймача.

Явище електричного резонансу використовується в радіоприймачі.

Коли одна з тих, хто прийшов на антену частот співпаде з цією частотою, тоді ми і почуємо цю радіостанцію.

хвилі Шумана

Між поверхнею Землі і її іоносферою існує шар, в якому дуже добре поширюються електромагнітні хвилі. Цей небесний коридор називають волноводом. Народжуються тут хвилі можуть кілька разів огинати Землю. Але звідки вони беруться? Виявилося, що вони виникають при розрядах блискавок.

Професор Мюнхенського технічного університету Шуман розрахував їх частоту. З’ясувалося, що вона дорівнює 10 Гц. Але саме з таким ритмом відбуваються коливання людського мозку! Цей дивовижний факт не міг бути простим збігом. Ми живемо всередині гігантського хвилеводу, який своїм ритмом управляє нашим організмом. Подальші дослідження підтвердили це припущення. Виявилося, що спотворення хвиль Шумана, наприклад, при магнітних бурях погіршує стан здоров’я людей.

Тобто для нормального самопочуття людини ритм найважливіших коливань людського організму повинен резонувати з частотою хвиль Шумана.

Вплив хвиль Шумана на людський організм.

Електромагнітний смог від роботи побутових і промислових електроприладів спотворюють природні хвилі Землі, і руйнує наші тонкі взаємозв’язку зі своєю планетою.

Законами резонансу підпорядковані всі об’єкти Всесвіту. Цим законам підкоряються навіть взаємини людей. Так, вибираючи собі друзів, ми шукаємо собі подібних, з якими нам цікаво, з якими знаходимося «на одній хвилі».

...
ПОДІЛИТИСЯ: