Hvad er resonans?

Når en oscillerende kraft påføres et system, vil systemet begynde at oscillere ved dets naturlige frekvens. Amplituden af ​​oscillationen vil stige, indtil energitilførslen til systemet svarer til den energi, der tabes til friktion og andre dæmpningskræfter.

Resonans kan være et gavnligt eller et skadeligt fænomen, afhængigt af omstændighederne. For eksempel kan resonans bruges til at forstærke lyd i musikinstrumenter og til at skabe vibrationer, der kan bruges til at drive maskiner. Resonans kan dog også forårsage destruktive vibrationer, som dem der kan opstå i broer og bygninger under jordskælv.

Her er en mere detaljeret forklaring af resonans:

Når en oscillerende kraft påføres et system, forskydes systemets partikler fra deres ligevægtspositioner. Partiklerne svinger så rundt i deres ligevægtspositioner, og systemets energi overføres fra en form til en anden.

Når partiklerne svinger, kolliderer de med hinanden og med systemets grænser. Disse kollisioner får systemet til at miste energi gennem friktion og andre dæmpningskræfter. Den hastighed, hvormed systemet taber energi, er proportional med frekvensen af ​​oscillationen.

Når frekvensen af ​​den påførte kraft er lig med systemets naturlige frekvens, vil systemet give resonans. Ved denne frekvens er inputenergien lig med den energi, der går tabt til dæmpningskræfter, og amplituden af ​​oscillationen vil fortsætte med at stige, indtil systemet er ødelagt eller drivkraften fjernes.

Resonans kan være et gavnligt fænomen, alt efter omstændighederne. For eksempel kan resonans bruges til at forstærke lyd i musikinstrumenter og til at skabe vibrationer, der kan bruges til at drive maskiner. Resonans kan dog også forårsage destruktive vibrationer, som dem der kan opstå i broer og bygninger under jordskælv.

Her er nogle eksempler på resonans:

* Pendulum: Et pendul er et simpelt eksempel på et system, der kan give genlyd. Når et pendul forstyrres fra sin ligevægtsposition, vil det svinge med sin naturlige frekvens. Den naturlige frekvens af et pendul bestemmes af dets længde.

* Musikinstrumenter: Mange musikinstrumenter, såsom violiner og guitarer, bruger resonans til at forstærke lyden. Strengene på et musikinstrument plukkes eller bukkes, og de resulterende vibrationer får instrumentets krop til at give genlyd. Denne resonans forstærker lyden af ​​strengene.

* Jordskælv: Jordskælv kan forårsage ødelæggende vibrationer i broer og bygninger. Disse vibrationer kan være forårsaget af strukturernes resonans med de seismiske bølger genereret af jordskælvet.