Gitárok szólalnak meg, de viharhidak: rezonancia
A rezonancia figyelemre méltó természeti jelenség. Csak meghatározott esetekben merül fel, és sokféle célra felhasználható. De ez valóban "megfőzhet" minket is.
A rezonancia a rendszer kényszerű rezgése, amelyet olyan forrás okoz, amelynek frekvenciája megegyezik a rendszer természetes frekvenciájával. Ezt mondja a meghatározás. De mit is jelent valójában?
Mechanikai rezgések és rezonancia
Minden lengés az idő múlásával csökken a csillapítás miatt. Ha egy kisgyereket látunk a hintán, az egyik szülőnek kompenzálnia kell az okozott csillapítást, hogy a hinta ne álljon meg. Tudjuk, hogy nemcsak a megfelelő nyomóerő, hanem a megfelelő időzítés is elegendő a rezonancia eléréséhez.
A gyermek valószínűleg nem lenne izgatott, ha hátrafelé indulna, és a szülő a hátának támaszkodna ennek a mozgásnak az ellenkező irányába. Egyszerűen fogalmazva, az energiaellátás frekvenciája helytelen lesz (tekintettel arra, hogy rezonanciát akarunk elérni). A hinta lendül, de nem a legnagyobb amplitúdóval. Ezzel szemben, ha a frekvencia helyes, akkor az amplitúdó maximális lesz, és így rezonancia lép fel.
Mi a helyes és a rossz frekvencia?
Ha a gyermek rezgésének a hintán ugyanaz a frekvenciája, mint a szülőtől érkező lengés rezgésének, akkor a "helyes" frekvenciáról beszélünk, amelynél a rezonancia bekövetkezik. Tehát a szülőtől származó rezgés frekvenciája (f [Hz]) megegyezik a mechanikus oszcillátor természetes frekvenciájával (f0 [Hz]).
A rezonancia számítógépes technológia és megfelelő szoftver segítségével vizsgálható. A grafikonon láthatja azt az amplitúdójellemzőt, amelyet a Matlab-ban készítettem. A görbe megmutatja az amplitúdó függését a frekvenciától. A amplitúdó legnagyobb frekvenciája megfelel a rezonáns frekvenciának.
Használat
A mechanikus rezonanciát a testek legnagyobb rezgése jellemzi, még akkor is, ha a testet kis erővel lengik. Használhatjuk pl. az említett hintákkal, vagy zenével: például a gitár teste erősítőként szolgál, amelyek felerősítik a húrok rezgését. És ha valaha autóval elakadtunk a hóban, rezonancia segítségével megpróbáltuk kiszorítani. Fokozatosan ringatjuk az autót, amíg kiszabadul a hó karmai közül.
Nem kívánt
A nem kívánt rezonanciahatások egyik legismertebb példája a Tacoma-híd.
Hatása ijesztő volt! Kis, helyesen időzített erővel a rezonanciajelenség képes volt több tonnás híd lengésére. A hídtervezők ezt követően sokkal jobban kezdtek figyelni rá, és a szerkezet módosításával próbálták megakadályozni a rezonanciát. A híd új kutatása azonban azt sugallja, hogy nem biztos, hogy rezonancia. Rezonancia alatt azt értjük, amint azt már említettük, a rendszer kényszerű rezgéseit, amelyet egy külső rezgésforrás befolyásol. Híd esetén pl. menetelő katonatársaság. De a Tacoma híd esetében csak meghatározott frekvencia nélküli szél volt. A probléma akkor következett be, amikor az egyik kötél elszakadt, és a híd a szél hatására elkezdett csavarodni. A híd aerodinamikai tulajdonságainak és a sajátos szélsebességnek köszönhetően légörvények jöttek létre a híd mögött, amelyek a torziós rezgéseket a rombolás bekövetkezéséig megerősítették.
Elektromos rezonancia
Bizonyos esetekben a bonyolult elektromos rendszerek egyszerűen írhatók egy áramkör segítségével, amely három fő elemből áll: egy ellenállásból (R), egy kondenzátorból (C) és egy induktivitásból (L), amelyeket megvizsgálhatunk. Az elektromos rezonancia éppen akkor következik be, amikor az elektromos áramkört egy periodikus forrás gerjeszti (például a szinuszfunkció ismételt megváltoztatása) olyan frekvenciával, amely megegyezik az áramkör saját elektromos rezgéseinek frekvenciájával (ezeket az elemei alkotják).
Csakúgy, mint a mechanikai rezonancia esetén, az elektromos is számítástechnikai módszerekkel vizsgálható, és a rendszer válasza különböző grafikonokban ábrázolható (aplitus vagy fázisjellemzők).
Használat
Az elektromos rezonanciát széles körben használják, például a vezeték nélküli erőátvitelben. Annak biztosítása, hogy az adó és a vevő azonos rezonancia frekvencián működjön, növeli az átvitel hatékonyságát. Azt azonban nagyon egyszerűen mondják. A gyakorlatban számos parazita paraméterrel kell megküzdenünk (bőrhatás, közelségi hatás, parazita összefonódó kapacitás.), Amelyek nem kívánatosak. Ezen a területen még folynak a kutatások.
Nem kívánt
Egyes elektromos készülékekben a rezonancia nem kívánatos. Például a soros (amikor R, L és C egymás mellett vannak összekapcsolva) rezonancia kiemelkedik nagy áramerősítéssel. Ez hőveszteséget okozhat a vezetőkben.
Mágneses rezonancia képalkotás (MRI)
Nagyon erős mágneses teret és nagy frekvenciájú elektromágneses hullámokat használ. A mágneses teret az elektromos töltések irányított mozgása hozza létre. Az emberi test nagyrészt vízből áll, és az MRI olyan szövetekkel működik, amelyek nagyrészt vízből állnak. A hidrogénmagban lévő proton mágneses momentuma miatt, amelyet spinnek neveznek, az atommagnak van egy bizonyos mágneses nyomatéka (pl. A közönséges mágnesnek éppen azért van mágneses hatása, mert részecskéinek spinje azonos irányú).
Ha egy forgó hidrogénmagot állandó mágneses mezőbe helyezünk, az ennek a mezőnek a működésének megfelelően forog. Ezzel szemben, ha a külső mágneses tér eltűnik, a mag visszatér eredeti helyzetébe. Egy másik, merőleges mező hatására a mag újra forogni kezd. A hidrogén atommagok állandó mozgásában tartása érdekében egy nagy frekvenciájú forgó mágneses teret használnak, amely valóban hatalmas mágneses indukciós értékekkel rendelkezik. A két mágneses mező egymásra merőleges beállításával könnyen meghatározható, hogy mely magok fognak visszhangozni.
Minden szkenner tekercsekből áll - antennákból, amelyek meghatározott frekvenciájú hullámokat bocsátanak ki, amelyek energiáját a hidrogénatomok elnyelik. Azáltal, hogy a tekercset a forgó mágneses momentumhoz közelítjük, feszültség indukálódik benne. Ezeket a jeleket azután a számítástechnika feldolgozza a kapott képpé. Ennek a módszernek az az előnye, hogy nagyobb felbontású, amikor a legtöbb szervet káros ionizáló sugárzás nélküli képalkotás képezi, amely stimulálhatja a rákot.
Ezoterikus téveszmék
Az ezoterika túlságosan "barátságtalan" a tudományban. Az interneten és a személyes életben találkozhatunk olyan emberekkel, akik mesélnek nekünk a "rezonancia törvényeiről", és egyáltalán nem lesznek törvények a szó valódi értelmében.
Például azt olvastam, hogy ha egy bizonyosfajta gondolatokkal rezonálunk, akkor ezeknek a gondolatoknak megfelelő dolgokat és eseményeket vonzunk. Ennek semmi köze a valódi értelemben vett frekvenciához. Az ezoterikusok valószínűleg azt értették, hogy ha rossz kedvünk van, akkor céltalanok és frusztráltak leszünk valamiben. És ha valamilyen kézi művelet következik, akkor nagyobb eséllyel kudarcot vallunk. Ez azonban elég logikus.
Az ezoterikusok valamilyen oknál fogva nagyon népszerűek a tudományos kifejezéssel való visszaélésben (a "kvantum" kifejezés gyakran előfordul). Ily módon csak azt az illúziót keltik, hogy szavaik tudományosan igazoltak, vagy bizonyos kapcsolatban állnak a tudománnyal. És ezért nem kell bennük megbízni.
Ezt a cikket a következőkkel együtt hoztuk el Exsisto Sapiens.