Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
0

Объясните простым языком что такое резонанас?

гела [18] 2 года назад
тэги: резонанас
категория: наука и техника
4

Попробую сформулировать максимально наглядно. Если колеблющееся тело начать "подталкивать" с определеной регулярностью, в нужном ритме, то колебания начнут усиливаться. Это и есть резонанс. Когда мы раскачиваем ребенка на качелях, мы добиваемся того, чтобы качели вошли в резонанс с нашими толчками. Резонанс может быть и полезным явлением - например, с его помощью можно усилить звуковые колебания и добиться большей громкости звука, так и вредным, например, стать причиной разрушения постройки при порывистом ветре.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
Alexandr Quixote [17.7K]
Все наоборот. Мы добиваемся, чтобы частота наших толчков совпадала с частотой собственных колебаний маятника (качелей), которая, в свою очередь, зависит от длины маятника.  2 года назад
il63 [104K]
А в чем "наоборот"­?  2 года назад
Грустный Роджер [177K]
Натурально наоборот. "мы добиваемся того, чтобы качели вошли в резонанс с нашими толчками" - это радиоприёмник. "Толчки" в нём от нас не зависят - это уж на какой частоте станция работает. А вот в качелях - это толчки должны измениться, чтоб их частота совпала с собственной частотой качелей.  2 года назад
il63 [104K]
Так люди так и подталкивают качели - чтобы толчки соответствовали собственной частоте, с учетом того, кто на них сидит (длинные ноги изменяют ω).  2 года назад
комментировать
1

Простым языком объяснять сложнее всего, и такое объяснение не всегда получается наиболее наглядным. Поэтому никаких скидок, будем объяснять "в обстановке, приближённой к боевой".

Для начала надо чётко понять, что для резонанса необходимо две вещи: колебательная система и периодическое внешнее воздействие. Колебательная система - это (кто б догадался...), система, которая способна совершать колебания. То есть 1) у такой системы обязательно должно быть положение равновесия, 2) такая система обязательно должна стремиться САМА вернуться в положение равновесия, если её из этого равновесия вывести, и 3) у системы должна быть "инерция": при достижении равновесия она не останавливается в этом положении, а проскакивает его. Ну а периодическое воздействие - это внешнее воздействие на систему (не обязательно сила, механическая сила), которое меняет свой знак с определённой частотой.

Хорошим примером такой системы может служить маятник. У него явно есть положение равновесия. Если маятник отклонить и отпустить - он будет стремиться вернуться в это положение. И если ему ничего не мешает - он положение равновесия проскакивает и отклоняется в другую сторону. "Ничего не мешает" - довольно существенная оговорка. Если этот же маятник из воздуха поместить в воду, а пуще того в мёд, фиг он вернётся в положение равновесия... А даже если вернётся - дальше он не пойдёт: его будет тормозить среда.

Что важно: в колебательной системе всегда есть переход энергии из одной формы в другую. В маятнике это переход потенциальной энергии (отклонённый маятник) в кинетическую (маятник, проскакивающий положение равновесия). В колебательном контуре - переход энергии магнитного поля в энергию электрического поля. В пружинном или крутильном маятнике - ну, попробуйте сами догадаться... но переход энергии есть и там.

И важным свойством колебательной системы является наличие собственной частоты колебаний. Ну натурально: отклонили маятник, отпустили его - и он начал качаться. С вполне определённой частотой. Зарядили конденсатор, подключили к катушке - он начал разряжаться, потом заряжаться снова (до противоположного знака), и опять же с определённой частотой. Вот эта частота, с которой состояние системы меняется, когда она предоставлена самой себе (частота свободных колебаний) и называется собственной частотой колебательной системы.

И теперь посмотрим, что происходит, когда на колебательную систему воздействует внешняя сила. Она, ясен пень, норовит вывести колебательную систему из положения равновесия, а система, в свою очередь, норовит в это положение вернуться. Ну окей, возвращается себе и возвращается, всё бы ничего, но ведь сила-то, которая периодическая, продолжает действовать! И если частота это силы, к примеру, больше частоты собственных колебаний, то она тут же, едва выведя систему из положения равновесия, начнёт ей мешать в него вернуться, потом тут же начнёт "помогать", потом опять мешать... А ведь у системы, как уже говорилось, есть инерция. Её ж, инерционную такую, просто так из равновесия не сдвинешь. Раз есть инерция - значит, на то, чтоб система дошла до какого-то определённого отклонения от равновесия, нужно время. А сила за это время взяла да изменила своё направление на противоположное! Да ещё и не один раз! Ну и чё в такой ситуации делать системе? А ничё. Только-только её стали выводить из положения равновесия - как тут же стали "вводить обратно". То есть при частоте внешнего воздействия, превышающей собственную частоту, система будет подёргиваться туда-сюда, но не более того. И амплитуда таких вынужденных колебаний будет не очень большой (и тем меньше, чем дальше внешняя частота от собственной: из-за инерционности системы внешняя сила за короткое время, за половину своего периода, просто не успеет достаточно далеко отклонить систему от положения равновесия).

Если частота внешней силы меньше собственной, то картинка несколько другая: система будет "успевать возвращаться" в равновесие по ходу дела. Ну пока-а ещё внешняя сила отодвинет маятник от нижней точки... а ведь он, как только отклонился, хочет вернуться обратно... Поэтому при низкой частоте внешней силы будет работать "лень": внутренняя инерция системы, стремящаяся вернуть её обратно в положение равновесия, не даст ей сильно отклониться от этого положения.

Ну и теперь вкусное: что будет, когда частота вынуждающей силы равна частоте собственных колебаний. В этом случае сила как бы и не нужна: система САМА идёт ровно так, как это хочет внешняя сила. Но сила-то всё равно действует. И значит, работа, которую совершает эта сила, ВСЕГДА идёт на помощь системе. Внешняя сила в этом случае просто компенсирует потери энергии в системе: трение в подвесе, сопротивление воздуха, сопротивление проводов и излучение (в колебательном контуре)... Стало быть, внешняя сила как бы всё время подбрасывает дополнительные порции энергии в систему, причём именно той энергии, которая и нужна. Тем самым увеличивая общую энергию системы. А поскольку общая энергия однозначно связана с амплитудой колебаний (как правило, пропорциональна квадрату амплитуды), то при совпадении частот происходит накопление энергии в системе и тем самым увеличение амплитуды её колебаний.

Это и есть резонанс.

il63 [104K]
Жалко, что у нас мед засахарился: хотел проверить, вернется ли в нем маятник к положению равновесия. То есть уверен, что вернется (в жидком меде), но не быстро.  2 года назад
комментировать
1

Проще всего объяснить резонанс на примере. Для начала определимся, что такое резонанс --- это явление которое наступает при совпадении частоты собственных колебаний. Резонанс наступает как в колебательной системе электромагнитного поля, так и в любых предметах при совпадении частоты аккустических волн с частотой собственных колебаний предмета. Теперь пример: натянутая струна или пластина имеет какую-то собственную частоту колебаний. Теперь нужно создать аккустические (звуковые) волны различных частот и при определенной частоте, струна должна откликнуться и тоже зазвучать или даже задребезжать с той же частотой звука, при этом говорят, что струна вошла в резонанс со звуком данной частоты. Иногда мы наблюдаем во время прослушивания громкой музыки как при определенном звуке дребезжат какие-то предметы, это значит, что эти предметы резонируют, откликаются на звук собственной частоты колебаний.Это и есть резонанс в простом понимании без формул и графиков.

1

Пример, наиболее приближенный к современнй жизни взрослого человека.

В автомобиле начинает что-то дребезжать, причем не всегда. Мастер заводит авто и начинает "газовать", ему важно определить неисправность не с Ваших слов, а услышать собственными ушами, либо зафиксировать с помощью приборов, чтобы на основании опыта, либо инструкций идентифицировать и решить проблему. Почему он действует именно так? Потому что деталь, которая дребезжит, с физической точки зрения представляет собой маятник, одной из характеристик которого является частота собственных колебаний. Управляя частотой вращения коленвала, мастер добивается совпадения данной частоты с частотой собственных колебаний детали. Колебания, совпадающие по частоте и фазе, складываются по амплитуде (по силе), - это и есть резонанс. Мастер слышит тот звук, на который жалуется владелец авто.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID