Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat gebeurt er wanneer trillingen door een natuurlijke frequentie van een objecten reizen?

Wanneer trillingen die door een object reizen, overeenkomt met de natuurlijke frequentie, een fenomeen genaamd resonantie komt voor. Dit is wat er gebeurt:

1. Versterking van trillingen: Het object absorbeert energie uit de externe trillingen, waardoor de trillingsamplitude dramatisch toeneemt. Stel je voor dat je een schommel naar zijn natuurlijke ritme duwt - je zult het hoger en hoger zien slingeren.

2. Verhoogde energieoverdracht: De resonantie zorgt voor een efficiënte overdracht van energie uit de bron van de trillingen naar het object.

3. Potentieel voor schade: Als de amplitude van de vibratie groot genoeg is, kan resonantie ertoe leiden dat het object:

* breken: Dit kan gebeuren als het object bros is of als de trillingsamplitude de sterkte van het materiaal overschrijdt.

* falen: Dit kan structureel falen met zich meebrengen, zoals een brug die instort of een gebouw die overmatig zwaait.

* ruis genereren: De verhoogde trillingen kan een luid en onaangenaam geluid creëren.

Voorbeelden:

* Opera -zangers die een glas verbrijzelen: De stem van de zanger komt overeen met de natuurlijke frequentie van het glas, waardoor het intens trilt en uiteindelijk verbrijzelt.

* De Tacoma vernauwt de instorting van de brug: Windwanten resoneerden met de structuur van de brug, waardoor het heftig oscilleert en uiteindelijk instort.

* Een kind op een schommel: Door de schommel op zijn natuurlijke frequentie te duwen, slingert het hoger en hoger.

Inzicht in en beheersen van resonantie:

* ingenieurs beschouwen resonantie: Ingenieurs ontwerpen zorgvuldig structuren en machines om resonantie te voorkomen bij frequenties die ze verwachten tegen te komen.

* demping: Het toevoegen van materialen die energie absorberen, kan de amplitude van resonerende trillingen verminderen.

* het veranderen van de natuurlijke frequentie: Het wijzigen van de vorm, grootte of materiaal van het object kan zijn natuurlijke frequentie veranderen, waardoor het minder vatbaar is voor resonantie.

In wezen is resonantie een krachtig fenomeen dat zowel nuttig als destructief kan zijn. Inzicht in zijn principes stelt ons in staat om zijn potentieel te benutten en zijn risico's te beperken.