Примери резонанције у животу

Како звучни и светлосни таласи утичу на резонанцу? Шта су вибрације и резонантне фреквенције објеката? Који се свакодневни примјери резонанције могу наћи у животу? Како разбити чашу гласом? Ако пажљиво погледате, можете видјети примјере резонанције свугдје. Овдје су само неки од њих корисни, док други - штетни.

Шта је резонанца?

Да ли сте икада размишљали о томе како људи стварају дивну музику са обичним наочарима? Како звучни таласи повећавају утицај на стакло, може се чак и сломити. Светлосни таласи такође интерагују на посебне начине са објектима око њих. Понашање звучних и светлосних таласа објашњава зашто људи чују звуке музичких инструмената и разликују боје. Промене амплитуде таласа су узроковане важним принципом који се зове резонанца. Примери утицаја на пренос звука и светла су вибрације.

Звучни таласи потичу од механичких вибрација у чврстим материјама, течностима и гасовима. Светлосни таласи потичу од вибрација набијених честица. Објекти, набијене честице и механички системи обично имају одређену фреквенцију на којој имају тенденцију да вибрирају. То се назива њихова резонантна фреквенција или њихова властита фреквенција. Неки објекти имају двије или више резонантних фреквенција. Пример резонанце: када се возите по неравном путу, и ваш аутомобил почиње да скаче горе и доле - ово је пример осцилације вашег аутомобила на својој резонантној фреквенцији, односно, резонантној фреквенцији амортизера. Можда ћете приметити да када возите аутобус, учесталост одскока је мало спорија. То је због тога што пригушивачи гума имају мању резонантну фреквенцију.

Када звучни или светлосни талас удари у објекат, он већ вибрира на одређеној фреквенцији. Ако та фреквенција одговара резонантној фреквенцији објекта, то ће довести до тога да добијете резонанцу. Појављује се када амплитуда осцилација објекта расте због одговарајућих осцилација другог објекта. Тешко је замислити ову везу без примјера.

Ресонанца и светлосни таласи

Узмимо, на пример, типичан светлосни талас (ово је струја беле светлости која долази од сунца) и усмерава је ка тамном објекту, нека буде црна змија. Молекули у кожи рептила имају скуп резонантних фреквенција. То јест, електрони у атомима имају тенденцију да вибрирају на одређеним фреквенцијама. Светлост која долази од Сунца је бела светлост која има вишеструку фреквенцију.

То су црвена и зелена, плава и жута, наранџаста и љубичаста. Свака од ових фреквенција утиче на змијску кожу. И свака фреквенција доводи до вибрације другог електрона. Жута фреквенција резонира са електронима чија је резонантна фреквенција жута. Плава фреквенција резонира са електронима чија је резонантна фреквенција плава. Тако, змијска кожа опћенито одзвања сунчевом свјетлошћу. Змија је црна јер јој кожа упија све фреквенције сунчеве светлости.

Када светлосни таласи резонирају са објектом, они изазивају вибрације електрона са великим амплитудама. Светлост се апсорбује од стране објекта, а људско око није приметно да се светлост враћа. Објект изгледа црно. Шта ако објекат не упија сунчеву светлост? Шта ако ниједан од његових електрона не резонира са фреквенцијама светлости? Ако се резонанца не догоди, онда ћете примити пренос, пренос светлосних таласа кроз објекат. Стакло изгледа транспарентно јер не упија сунчеву свјетлост.

Светлост још увек изазива вибрације електрона. Али пошто не одговара резонантним фреквенцијама електрона, осцилације су веома мале и прелазе са атома на атом кроз читав објекат. Објект без резонанце ће имати нула апсорпције и 100% пријеноса, на примјер стакло или воду.

Резонанца музике и звучних таласа

Резонанца за звук функционише исто као и за светло. Када један објекат вибрира на фреквенцији другог објекта, онда први узрокује да други вибрира са високом амплитудом. Дакле, постоји акустична резонанца. Пример је играње на било ком музичком инструменту. Акустична резонанца је одговорна за музику коју стварају труба, флаута, тромбон и многи други инструменти. Како функционише овај феноменалан феномен? Можемо да дамо пример резонанце, која има позитиван ефекат.

Идете до катедрале, где свира органска музика, можете видети да је цео зид испуњен огромним цевима свих величина. Неки од њих су веома кратки, док други стижу до плафона. За шта су све цеви? Када почне да свира лепа музика, може се схватити да звук долази из цеви, веома је гласан и изгледа да испуњава целу катедралу. Како такве цеви могу звучати тако гласно? За све је крива акустична резонанца и то није једини инструмент који користи овај задивљујући феномен.

Стварање звучних таласа

Да бисте разумели шта се дешава, прво треба да знате нешто о томе како звук путује кроз ваздух. Звучни таласи настају када нешто изазове вибрације молекула ваздуха. Онда се ова вибрација помера, као талас, споља у свим правцима. Када талас путује кроз ваздух, постоје области где се молекули скупљају ближе, и области где се молекули вуку даље један од другог. Удаљеност између узастопних компресија или експанзија је позната као таласна дужина. Фреквенција се мери у Хертз јединицама (Хз), а један Хертз одговара једној стопи компресије вала у секунди.

Људи могу детектовати звучне таласе са фреквенцијама од 20 до 20 000 Хз! Међутим, они не звуче исто. Неки звукови су високи и шкрипави, док су други ниски и дубоки. Оно што заправо чујете је разлика у фреквенцији. Како се фреквенција односи на таласну дужину? Брзина звука незнатно варира од температуре ваздуха, али обично износи око 343 м / с. Пошто се сви звучни таласи крећу истом брзином, фреквенција ће се смањивати са повећањем таласне дужине и повећавати се са смањењем таласне дужине.

Штетна резонанца: примери

Често људи узимају изградњу мостова и сигурност здраво за готово. Међутим, понекад се дешавају катастрофе које их присиљавају да промијене своје гледиште. 1. јула 1940. у Васхингтону је отворен мост Тацома-Нарровс. То је био висећи мост, трећи по величини у свету за своје време. Током изградње, мост је добио надимак Гертие'с Галлопинг због тога како се он заљуљао и савијао у ветру. Овај талас налик на таласе је на крају довео до његовог пада. Мост се срушио 7. новембра 1940. године, током олује, након само четири месеца рада. Пре него што сазнамо о резонантној фреквенцији и чињеници да је то због катастрофе моста Тацома-Нарровс, прво морате да разумете нешто што се зове хармонијско кретање.

Када имате објекат који периодично осцилира напријед-назад, кажемо да доживљава хармонијски покрет. Један одличан пример манифестације резонанције која доживљава хармонијско кретање је слободна суспензија опруге са масом причвршћеном на њу. Маса проузрокује да се опруга протеже према доље, док се на крају прољеће не смањи да се врати у свој првобитни облик. Овај процес се и даље понавља и кажемо да је опруга у хармоничном покрету. Ако гледате видео са моста Тацома-Нарровс, видећете да је оклевао пре него што се срушио. Прошао је кроз хармонијски покрет, као прољеће са масом која је била причвршћена за њега.

Резонанца и љуљање

Ако једном гурнеш пријатеља на љуљачки, они ће неколико пута осцилирати и престати након неког времена. Ова фреквенција, када осцилација спонтано осцилира, назива се природна фреквенција. Ако будете давали сваки пут када се ваш пријатељ врати, он ће замахати све више и више. Притиснете са фреквенцијом сличном природној фреквенцији, а амплитуда осцилација се повећава. Ово понашање се назива резонанција.

Без сумње, ово је један од примјера корисне резонанце. Између осталог, загревање хране у микроталасној пећници, антена на радио пријемнику који прима радио сигнал, пуштање флауте.

У ствари, има и много лоших примјера. Уништавање стакла високим тонским звуком, разарање моста лаганим повјетарцем, урушавање зграда током земљотреса, сви су примјери резонанције у животу, који нису само штетни, већ и опасни, овисно о снази удара.

Разорна снага звука

Многи су вероватно чули да се чаша за вино може разбити гласом оперског певача. Ако лагано ударите чашу са чашом, она ће „звонити“ као звоно на својој резонантној фреквенцији. Ако је стакло звучни притисак на одређеној фреквенцији, он почиње вибрирати. Како се стимулус наставља, вибрација у стаклу се акумулира док се не прекине када се прекораче механичка ограничења.

Примери корисне и штетне резонанце свуда. Микроталаси окружују све од микроталасне пећи, која загрева храну без употребе спољашње топлоте, до вибрација у коре, што доводи до разорних земљотреса.