Fysik

Resonans


Det är fenomenet som inträffar när ett fysiskt system får energi genom frekvensexcitationer lika med en av dess naturliga vibrationsfrekvenser. Således börjar det fysiska systemet att vibrera med ökande amplituder.

Varje vibrerande fysiska system har en eller flera naturliga frekvenser, det vill säga som är karakteristiska för systemet, mer exakt hur det är byggt. Till exempel en pendel som skjuts från balans, strängar på en gitarr eller en gångbro över en trafikerad motorväg.

Alla dessa system har sin karakteristiska naturliga frekvens. När periodiska väckningar inträffar över systemet, till exempel när vinden ständigt blåser över en bro under en storm, inträffar ett vågöverlappande fenomen som ändrar systemets energi och ändrar dess amplitud.

Som vi har studerat tidigare, om systemets naturliga svängningsfrekvens och de konstanta exciteringarna om det är på samma frekvens, kommer systemets energi att öka, vilket får det att vibrera med ökande amplituder.

Ett mycket känt fall av detta fenomen var överträdelsen av Tacoma Narrows Bridge i USA den 7 november 1940. Vid en tidpunkt började vinden blåsa så ofta som broens naturliga svängning, vilket fick den att börja stiga. amplituden av dess vibrationer tills dess struktur inte längre kunde bära, vilket orsakar att strukturen bryts.

Fallet med Tacoma Narrows Bridge kan betraktas som ett mänskligt fel, eftersom vinden som blåste den 7 november 1940 hade en frekvens som kännetecknar regionen där bron byggdes, så ingenjörerna ansvariga för dess konstruktion misslyckades med att analysera egenskaperna. av regionen. Av denna anledning görs för närvarande en grundlig analys av alla möjliga funktioner som kan kräva förändring av en byggnadskonstruktion.

Föreställ dig att det här är en hängbro och dess naturliga svängningsfrekvens ges av:

När periodiskt upphetsad av en frekvensvind:

Broens svängningsamplitud kommer att ges av superpositionen för de två vågorna:

Om bron inte har ett motstånd som stöder rörelseområdet kommer den att skadas och kan till och med förstöras som Tacoma Narrows Bridge.


Video: Resonans (November 2021).