რეზონანსი: განმარტება, ტიპები, სიხშირე და მაგალითები

ყველამ იცის ძველი ტროპი, სადაც ელექტროსადგურის საოპერო მომღერალი სწორ ნოტს ურტყამს და ბროლის მინა ხმაურიდან იშლება, მაგრამ ეს ნამდვილად შესაძლებელია? სიტუაცია შეიძლება ჩანდეს შორსმიმავალი, მაგალითად ისეთი რამ, რასაც ფილმებსა თუ მულტფილმებში ნახავთ ბევრად უფრო, ვიდრე რეალურ ცხოვრებაში.

სინამდვილეში, ფენომენი რეზონანსი ნიშნავს, რომ ეს ტექნიკურად შესაძლებელია რეალურ ცხოვრებაში, იქნება ეს რეზონანსული სიხშირე (ის, რაც ემთხვევა) მინის ბუნებრივი სიხშირე) წარმოიქმნება ვინმეს ხმის ან ერთი ან მრავალი მიუზიკლის მიერ ინსტრუმენტები.

რეზონანსის შესახებ მეტი ინფორმაციის გაცნობა დაგეხმარებათ იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს ხმა, მრავალი პრინციპების საფუძველია მუსიკალური ინსტრუმენტები და როგორ უნდა შემცირდეს ან შემცირდეს მოძრაობა მექანიკურ სისტემაში, როგორიცაა საქანელა ან თოკი ხიდი

Სიტყვა რეზონანსი თავდაპირველად ლათინურიდან მოდის რეზონანტია, რაც ნიშნავს "ექოს" და ის მჭიდრო კავშირშია ჟღერადობასთან, რაც ნიშნავს ექოს ან "ისევ ხმის დაბრუნებას". ესენი ორი განმარტება უკვე ეხება ხმოვან ტალღებს და წარმოგიდგენთ სიტყვაში სიტყვის მნიშვნელობას ფიზიკაში ძალიან

ამასთან, უფრო კონკრეტულად, ფიზიკაში რეზონანსის განმარტებაა, როდესაც გარე რხევების ან ვიბრაციის სიხშირე ემთხვევა ობიექტს (ან ღრუს) ბუნებრივი სიხშირე, და შედეგად ან იწვევს მის ვიბრაციას ან ზრდის მისი რხევის ამპლიტუდას.

მექანიკურ სისტემებში რეზონანსი გულისხმობს ხმის ან სხვა ვიბრაციების გაძლიერებას, გამაგრებას ან გახანგრძლივებას. ისევე როგორც ზემოთ მოცემულ განმარტებაში, ეს მოითხოვს გარე პერიოდული ძალის გამოყენებას სიხშირეზე ობიექტის მოძრაობის ბუნებრივი სიხშირის ტოლია, რომელსაც ზოგჯერ რეზონანსს უწოდებენ სიხშირე

ყველა ობიექტს აქვს ბუნებრივი სიხშირე ან რეზონანსული სიხშირე, რაც შეგიძლიათ იფიქროთ, როგორც სიხშირე, რომელსაც ობიექტი "მოსწონს" ვიბრაციით. მაგალითად, თუ კრისტალურ ჭიქას თითის ფრჩხილით დაუკრავთ, ის დაიწყებს ვიბრაციას მისი რეზონანსული სიხშირით და წარმოქმნის "ჩხვლეტას" შესაბამისი ხმით. ვიბრაციის სიხშირე დამოკიდებულია ობიექტის ფიზიკურ თვისებებზე და ამის საკმაოდ კარგად პროგნოზირება შეგიძლიათ ზოგიერთ რამეზე, როგორიცაა დაძაბული სტრიქონი.

რეზონანსის რამდენიმე მაგალითის გაცნობა დაგეხმარებათ გააცნობიეროთ რეზონანსის სხვადასხვა ფორმა, რომელსაც ყოველდღიურად შეხვდებით. ყველაზე გავრცელებული და მარტივი მაგალითია ხმოვანი ტალღები, რადგან ვოკალური კაბელების ვიბრაციისას მარჯვნივ სიხშირე (თქვენი ყელისა და პირის ღრუსთვის) შეგიძლიათ აწარმოოთ მეტყველების ტონები და სხვა მუსიკალური ტონები მოსმენა

თქვენი ვოკალური ვიბრაციის შედეგად წარმოიქმნება ბგერითი ტალღები, რომლებიც ნამდვილად წარმოადგენენ წნევის ტალღებს ჰაერში შეკუმშული მონაკვეთების მონაცვლეობა (საშუალოზე მეტი სიმკვრივით) და იშვიათი მოქმედებები (საშუალოზე ნაკლები) სიმკვრივე).

მუსიკალური ინსტრუმენტების უმეტესობა ერთნაირად მუშაობს. მაგალითად, სპილენძის ინსტრუმენტში, მოთამაშის ტუჩების ვიბრაცია პირის პირით ქმნის საწყის ვიბრაციას და როდესაც ეს ემთხვევა რეზონანსს სიხშირე (ან მისი ჯერადი ზომა) მილის ზომაში, სადაც ის უბერავს, ხდება რეზონანსი და რხევის ამპლიტუდა მნიშვნელოვნად იზრდება და წარმოქმნის ისმის ტონი.

ხის ქარხნულ ინსტრუმენტებში არის "ლერწამი", რომელიც ვიბრაციას ახდენს მასზე ჰაერის გადატანისას და ისევ რეზონანსისა და გაძლიერების იგივე პროცესი ამ მცირე ვიბრაციას აქცევს მოსმენილ მუსიკალურ ტონად. სიმებიანი გიტარა მოსწონს ცოტა განსხვავებული, მაგრამ სიმებს აქვთ რეზონანსული ვიბრაციის სიხშირე და ა.შ. წარმოებული ხმოვანი ტალღები რეზონანსებს იღებენ ღრუში (მაგალითად, აკუსტიკური გიტარის სხეულის სივრცეში) ხმაურის გასაღებად უფრო ხმამაღალი.

უფრო მარტივი მაგალითია, როდესაც იარაღს ან თეფშს დააგდებთ მიწაზე. წარმოებული საკინძური გამოწვეულია ხელსაწყოს ან ფირფიტის რეზონანსული სიხშირით ვიბრაციით. ხმის გამომუშავების ამ უმარტივეს გზას იყენებენ საგულდაგულოდ შექმნილი ტიუნგ-ჩანგლები, რომლებიც შექმნილია ისე შეიქმნას კონკრეტული სიმაღლე, როგორც მათი ბუნებრივი სიხშირე, რომლის შემდეგ მუსიკოსებს შეუძლიათ შეასწორონ თავიანთი ინსტრუმენტები რომ

მიუხედავად იმისა, რომ რეზონანსი ჩვეულებრივ გამოიყენება ხმოვანი ტალღების მოსახსნელად, მექანიკური რეზონანსის გაგება გარკვეულწილად უფრო ადვილია. მარტივი მაგალითია ბავშვი, რომელიც პირველად ისწავლის საქანელას ტუმბოს. რხევის რხევის მოძრაობას აქვს ბუნებრივი სიხშირე და როდესაც ბავშვი ისწავლის ბიძგს (ანუ გამოიყენეთ პერიოდული ძალა) სვინგის ბუნებრივი სიხშირით, მათი ბიძგი ბევრად უფრო ხდება ეფექტური ამის შედეგად, საქანელის რხევის ამპლიტუდა იზრდება და მასზე მჯდომი ადამიანი ყოველ ჯერზე მაღლა იწევს.

ობიექტის ბუნებრივი სიხშირის დარტყმა ყოველთვის არ არის კარგი. მაგალითად, ჯარისკაცებმა, რომლებიც ერთხმად მიდიან საბაგირო ხიდზე, შეიძლება გამოიწვიოს მისი ვიბრაცია კონტროლიდან და შესაძლოა დაშლაც კი მოხდეს, თუ მის ბუნებრივ სიხშირეზე გადადგამენ. მსგავს შემთხვევებში, გენერალმა შეიძლება სთხოვოს მათ "ნაბიჯი გატეხონ", რათა პერიოდულად არ გამოიყენონ ხიდის ბუნებრივი სიხშირე.

ხიდის კიდევ უფრო სტაბილურ დიზაინს აქვს რეზონანსული სიხშირე, მაგრამ ეს მხოლოდ იშვიათი მიზეზების გამო იწვევს (მაგ Broughton Suspension Bridge, ხიდი ინგლისში, რომელიც ჩამოინგრა 1831 წელს, სავარაუდოდ იმის გამო, რომ ჯარისკაცები ნაბიჯით მიდიოდნენ ხიდი).

ანალოგური საათები ასევე დამოკიდებულია მექანიკურ რეზონანსზე და კომპონენტის ბუნებრივ სიხშირეზე დროის შესანარჩუნებლად. მაგალითად, პენალტის საათები იყენებენ პენალტის სვინგის ბუნებრივ სიხშირეს, დროის შესანარჩუნებლად და წონასწორობის ბორბალი მუშაობს იმავე ძირითადი პრინციპით. კვარცის ბროლის საათებიც კი დამოკიდებულია რეზონანსულ სიხშირეზე, მაგრამ ამ შემთხვევაში კრისტალი არეგულირებს რხევა ელექტრონული ოსილატორიდან, რის შედეგადაც უზარმაზარი გაუმჯობესება ხდება სიზუსტეში უფრო მარტივთან შედარებით დიზაინები.

რეზონანსის მრავალი სხვა ფორმაც არსებობს და ყველა მათგანი მუშაობს იმავე ძირითად პრინციპზე. რეზონანსის კიდევ ორი ​​მაგალითი, რომელიც თქვენ გაეცნობით, უფრო ელექტრომაგნიტურ რხევებს უნდა ეხებოდეს, ვიდრე მექანიკურს. პირველი არის თქვენი მიკროტალღური ღუმელი.

მიკროტალღური ღუმელების მიერ წარმოებული ტალღები სითბოს წარმოქმნის თქვენს საკვებს, რადგან მათი სიხშირე ემთხვევა რეზონანსის სიხშირეს მოლეკულები საკვების შიგნით (მაგალითად, წყალი და ცხიმის მოლეკულები), რაც იწვევს მათ ტალღას და შემდეგ ენერგიის გამოყოფას სახით სითბოს.

კიდევ ერთი მაგალითია თქვენი ტელევიზორის ანტენა ან თუნდაც რადიო ანტენის ანტენა. ეს მოწყობილობები შექმნილია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მაქსიმალურად ათვისების მიზნით, ხოლო როდესაც ანტენა კონკრეტულ სიხშირეზე "მოაწესრიგებთ", მოწყობილობის რეზონანსის სიხშირეს არეგულირებთ. როდესაც ანტენის სიხშირე შემოსული სიგნალის სიხშირეს ემთხვევა, ის რეზონანსებს და თქვენს ტელევიზორს ან რადიოს სიგნალი "აიყვანს".

ახლა, როდესაც გაიგეთ ძირითადი პუნქტები რეზონანსის განსაზღვრის შესახებ და რა არის რეზონანსის სიხშირე, თქვენ გესმით, რომ მომღერალი კლასიკურ მაგალითს ახერხებს ბროლის შუშის გატეხვა მარჯვნივ სიმღერით სიმაღლე მინას აქვს რეზონანსული სიხშირე და თუ მომღერალი გამოიმუშავებს შესატყვისი სიხშირის ხმას, მინა დაიწყებს ვიბრაციას. ამას ეწოდება ა სიმპათიური ვიბრაცია რადგან მომღერალს ხმა არ გამოსცემდა, მინა მთლიანად გაჩერებული იყო.

თავდაპირველად, შეიძლება ჭიქაში იყოს მცირე ვიბრაცია, მაგრამ სინამდვილეში მისი ჩახშობისთვის საჭიროა მდგრადი და ხმამაღალი შენიშვნა სწორი სიხშირით. თუ მომღერალს ამის გაკეთება შეუძლია, მინის რხევის ამპლიტუდა იზრდება და საბოლოოდ იწყებს მინის სტრუქტურული მთლიანობის დარღვევას. მხოლოდ ამ ეტაპზე - როდესაც ნოტი შენარჩუნებულია საკმარისად დიდხანს, რომ მინის ვიბრაციამ მიაღწიოს მაქსიმალურ ამპლიტუდას, რომლის მხარდაჭერაც შეუძლია - როდის მოხდება მინის გატეხვა.