Resonància
En física, la resonància descriu el fenomen d'increment d'amplitut que ocorre quan la freqüència d'una força periòdicament aplicada (o un component de Fourier d'esta) és igual o propenca a una freqüència natural del sistema en el qual actua.[3] Quan una força oscilatòria s'aplica en una freqüència resonante d'un sistema dinàmic, el sistema oscila en una amplitut més alta que quan la mateixa força s'aplica en una atra freqüència no resonante.[4]
Les freqüències en les que l'amplitut de resposta és un màxim relatiu es coneixen també com a freqüències de resonància o freqüències resonantes del sistema.[4] Menudes forces periòdiques que estiguen prop d'una freqüència resonante del sistema tenen la capacitat de produir oscilacions de grans amplitut en el mateix per l'almagasenament d'energia vibratoria.
Els fenomens de resonància ocorren en tots els tipos de vibracions o ones: estan la resonància mecànica, resonància acústica, resonància electromagnètica, resonància magnètica nuclear (NMR), resonància de gir de l'electró (ESR) i resonància de funciones ondulatorias quàntiques. Els sistemes resonantes poden ser usats per a generar vibracions d'una freqüència concreta (per eixemple, instruments musicals), o triar freqüències concretes d'una vibració complexa que conté moltes freqüències (per eixemple, filtres).
El vocablo «resonància» (del llatí resonantia, 'eco', de resonara, «resonar») s'origina del camp de l'acústica, particularment la "resonància simpàtica" observada en instruments musicals, per eixemple, quan una corda escomença a vibrar i produïx un sò en acabant de que una corda distinta va ser colpejada. Un atre eixemple pot li la resonància elèctrica, ocorre en un circuit en condensador i inductores perque el camp magnètic colapsante del inductor genera una corrent elèctrica en les seues devanados que carrega el condensador, i llavors la descàrrega del condensador proporciona una corrent elèctrica que genera un camp magnètic en el inductor. Una volta que el circuit està carregat, l'oscilació s'auto-sosté, i no hi ha acció de conducció periòdica externa. Açò és anàlec a un péndola mecànic, a on l'energia mecànica es convertix una i una atra volta de cinètica a potencial, i abdós sistemes són formes d'osciladors harmònics simples.
Visió general
[editar | editar còdic]La resonància ocorre quan un sistema és capaç d'almagasenar i transferir fàcilment energia entre dos o més formes d'almagasenament diferents (com a energia cinètica i energia potencial en el cas d'una péndola simple). No obstant hi ha algunes pèrdues de cicle a cicle, cridades amortiguamiento. Quan el amortiguamiento és menut, la freqüència de resonància és aproximadament igual a la freqüència natural del sistema, que és una freqüència de vibracions no forçades. Alguns sistemes tenen múltiples freqüències resonantes.
Eixemples
[editar | editar còdic]
Un eixemple comú és un engrunsadora de parc, que actua com un péndola. En espentar a una persona en una engrunsadora en sincronia en l'interval natural de l'engrunsadora (la seua freqüència de resonància), l'engrunsadora puja cada volta més (amplitut màxima), mentres els intents d'espentar l'engrunsadora en un «tempo» més ràpit o més llent produïxen que els arcs siguen més menuts. Açò es deu a que l'energia que absorbix l'engrunsadora s'maximizar quan les espentes s'emparellen en les oscilacions naturals del mateix.
La resonància ocorre extensament en la naturalea i és explotada en molts dispositius fets per l'home. És el mecanisme pel que pràcticament totes les ones sinusoidals i les vibracions són generades. Molts sons que escoltem, com quan objectes durs de metal, vidre, o la fusta són colpejats, estan causat per vibracions resonantes breus en l'objecte. La llum i unes atres radiacions electromagnètiques de curta llongitut d'ona són produïdes per la resonància a escala atòmica, tals com els electrons en els àtoms. Atres eixemples de resonància:
- Els mecanismes de cronometraje de rellonges moderns, per eixemple el volant dins d'un rellonge mecànic i el cuarzo en un rellonge de cuarzo.
- La resonància de les marees en la Baïa de Fundy.
- La resonància acústica dels instruments musicals i el tracto vocal humà.
- El trencament d'una copa de cristal exposta al to musical correcte (La seua freqüència de resonància).
- Els idiófonos de fricció, aixina com objectes de cristal (vidre, botella, got), vibren fregant la seua vora en la punta del dit.
- La resonància elèctrica de circuits sintonizados en ràdios i televisors que permet rebre freqüències de ràdio.
- La creació de llum coherent per resonància òptica en una cavitat làser.
- La resonància orbital que ejemplifican algunes llunes dels jagants gaseosos del sistema solar.
- Les resonàncies materials en escala atòmica són les bases de vàries tècniques espectroscópicas usades en la física de la matèria condensada.
- Resonància del gir d'electrons.
- Efecte Mössbauer.
- Resonància magnètica nuclear.
El pont de Tacoma Narrows
[editar | editar còdic]Artícul principal: Pont de Tacoma (1940)
La torsió dramàticament visible i rítmica que va resultar en el colapse del pont de Tacoma Narrows en 1940 és caracterisada erròneament com un eixemple del fenomen de resonància en certs texts.[4] Les vibracions catastròfiques que varen destruir el pont no varen ser degudes a la resonància mecànica simple, sino a l'interacció entre el pont i el vent que ho travessava, produint un fenomen conegut com fluttering o flameo, que espentava periòdicament al pont, provocant el moviment com una "oscilació auto-sustentada". Robert H. Scanlan, pare de l'aerodinàmica de ponts, va escriure un artícul sobre este malentés.[5]
L'Estació Espacial Internacional
[editar | editar còdic]Els motors de les eixides per a l'Estació Espacial Internacional (EEI) són controlats per pilot automàtic. Normalment, els paràmetros instalats per a controlar el sistema de control del motor per al mòdul Zvezda fan que els motors dels eixida impulsen l'Estació Espacial Internacional a una òrbita superior. Els motors de les eixides es monten en frontices, generalment la tripulació no es dona conte de l'operació. No obstant el 14 de giner de 2009, els paràmetros carregats varen fer que el pilot automàtic balancejara els motors de les eixides en oscilacions cada volta més àmplies, a una freqüència de 0,5 Hz. Estes oscilacions varen ser captades en vídeo i varen durar 142 segons.[6]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Katsuhiko Ogata (2005). System Dynamics, 4th edició, University of Minnesota, p. 617.
- ↑ Ajoy Ghatak (2005). Optics, 3I, 3rd edició, Tata McGraw-Hill, p. 6.10. ISBN 978-0-07-058583-6.
- ↑ Plantilla:DLE
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Resnick and Halliday (1977). Physics, 3rd edició, John Wiley & Sons, p. 324. ISBN 9780471717164. «There is a characteristic value of the driving frequency ω" at which the amplitude of oscillation is a maximum. This condition is called resonance and the value of ω" at which resonance occurs is called the resonant frequency.»
- ↑ American Journal of Physics.doi:10.1119/1.16590.Consultat el 2011 - 05 - 29.
- ↑ Oberg James. «Shaking on space station rattles NASA».
- Este artícul conté una traducció derivada de «Resonancia» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.