Fysiikka

Resonanssi


Se on ilmiö, joka tapahtuu, kun fyysinen järjestelmä vastaanottaa energiaa taajuusherätyksillä, jotka ovat yhtä suuria kuin sen luonnollisilla värähtelytaajuuksilla. Siten fyysinen järjestelmä alkaa värähtellä kasvavilla amplitudilla.

Kullakin värähtelyllä kykenevällä fyysisellä järjestelmällä on yksi tai useampia luonnollisia taajuuksia, jotka ovat järjestelmän ominaisuuksia, tarkemmin tapaan, jolla se rakennetaan. Esimerkiksi heiluri, joka työnnetään pois tasapainosta, kitaran kielet tai kävelysilta kiireisen moottoritien yli.

Kaikilla näillä järjestelmillä on ominainen luonnollinen taajuus. Kun järjestelmässä tapahtuu jaksottaisia ​​virityksiä, kuten tuulen puhaltua jatkuvasti sillan yli myrskyn aikana, tapahtuu aallon päällekkäisyyttä, joka muuttaa järjestelmän energiaa muuttaen sen amplitudia.

Kuten aiemmin tutkimme, jos järjestelmän luonnollinen värähtelytaajuus ja siitä jatkuvat heräte ovat samalla taajuudella, järjestelmän energia kasvaa, aiheuttaen sen värähtelyn kasvavilla amplitudilla.

Erittäin kuuluisa tapaus tästä ilmiöstä oli Tacoma Narrows -sillan rikkoutuminen Yhdysvalloissa 7. marraskuuta 1940. Yhdessä vaiheessa tuuli alkoi puhaltaa yhtä usein kuin sillan luonnollinen värähtely, minkä seurauksena se alkoi nousta. värähtelyjen amplitudi, kunnes sen rakenne ei enää kestänyt, mikä aiheuttaa sen rakenteen rikkoutumisen.

Tacoma Narrows -sillan tapausta voidaan pitää inhimillisenä epäonnistumisena, koska 7. marraskuuta 1940 puhaltavalla tuulen taajuusominaisuudet olivat sillan rakennusalueella, joten sen rakentamisesta vastaavat insinöörit eivät pystyneet analysoimaan ominaisuuksia. alueen. Tästä syystä parhaillaan analysoidaan kaikkia mahdollisia ominaisuuksia, jotka saattavat edellyttää rakennuksen rakenteen muuttamista.

Kuvittele, että tämä on riippusilta ja sen luonnollinen värähtelytaajuus annetaan:

Kun taajuustuuli innostaa ajoittain:

Sillan värähtelyn amplitudi saadaan kahden aallon superpositiolla:

Jos sillalla ei ole liikettä tukevaa vastusta, se vaurioituu ja voi jopa tuhota kuten Tacoma Narrows -silta.


Video: Pakotettu värähtely ja resonanssi (Kesäkuu 2021).