Verschil tussen resonantie en natuurlijke frequentie

Resonantie versus natuurlijke frequentie

Resonantie en natuurlijke frequentie zijn twee zeer belangrijke onderwerpen die worden besproken onder het thema golven en vibraties. Het speelt ook een vitale rol op gebieden zoals circuittheorie, rampenbeheer, engineering en zelfs levenswetenschappen. Dit artikel zal proberen om deze twee verschijnselen, hun betekenis, hun overeenkomsten en uiteindelijk hun verschillen te bespreken.

Natuurlijke frequentie

Elk systeem heeft een eigenschap die de natuurlijke frequentie wordt genoemd. De natuurlijke frequentie van een systeem is erg belangrijk; het is de frequentie die het systeem zal volgen als het systeem is voorzien van een kleine oscillatie. Gebeurtenissen zoals aardbevingen en winden kunnen vernietiging veroorzaken op objecten met dezelfde natuurlijke frequentie als de gebeurtenis zelf. Het is erg belangrijk om de natuurlijke frequentie van een systeem te begrijpen en te meten om het tegen dergelijke natuurrampen te beschermen. Natuurlijke frequentie is direct gerelateerd aan resonantie. Het zal later worden uitgelegd. Systemen zoals gebouwen, elektronische en elektrische circuits, optische systemen, geluidssystemen en zelfs biologische systemen hebben natuurlijke frequenties. Ze kunnen in de vorm van impedantie, oscillatie of superpositie zijn, afhankelijk van het systeem.

Resonantie

Wanneer een systeem (bijvoorbeeld een slinger) een kleine oscillatie krijgt, zal het beginnen te slingeren. De frequentie waarmee het zwaait is de natuurlijke frequentie van het systeem. Stel je nu een periodieke externe kracht voor die op het systeem wordt toegepast. De frequentie van deze externe kracht hoeft niet noodzakelijk gelijk te zijn aan de natuurlijke frequentie van het systeem. Deze kracht zal proberen het systeem naar de frequentie van de kracht te laten oscilleren. Dit creëert een ongelijk patroon. Sommige energie van de externe kracht wordt door het systeem opgenomen. Laten we nu eens kijken naar het geval waarin de frequenties hetzelfde zijn. In dit geval zal de slinger vrijelijk schommelen met maximale energie die wordt geabsorbeerd door de externe kracht. Dit wordt resonantie genoemd. In dit geval, zelfs als de slinger en de kracht zich niet in dezelfde fase bevonden, zou de slinger zich uiteindelijk aanpassen aan de fase van de kracht. Dit is een geforceerde oscillatie. Omdat de slinger bij resonantie de grootste hoeveelheid energie absorbeert, is de amplitude van de slinger maximaal bij resonantie. Dit is het gevaar dat de aardbevingen en stormen met zich meebrengen. Stel dat de natuurlijke frequentie van een gebouw hetzelfde is als die van de aardbeving, dan zal het gebouw met de hoogste amplitude slingeren en uiteindelijk instorten. Er is ook een resonantietoestand in LCR-circuits. De impedantie van elke LCR-combinatie hangt af van de frequentie van de alternatieve stroom. De resonantie vindt plaats op de minimale impedantie. De frequentie die overeenkomt met de minimumfrequentie is de resonantiefrequentie. Bij de hoogste impedantie wordt van het systeem gezegd dat het anti-resonant is. Deze resonantie en anti-resonantie worden veel gebruikt in afstemcircuits en filtercircuits.