Güçlü bir opera sanatçısının doğru notaya bastığı ve gürültüden bir kristal camın parçalandığı eski mecazı herkes bilir, ama bu gerçekten mümkün mü? Durum, gerçek hayatta olduğundan çok filmlerde veya çizgi filmlerde görme ihtimaliniz olan bir şey gibi, çok zorlanmış görünebilir.
Aslında, fenomen rezonans rezonans frekansının (eşleşen frekans) gerçek hayatta teknik olarak mümkün olduğu anlamına gelir. camın doğal frekansı) birinin sesi veya bir veya daha fazla müzikal tarafından üretilir. enstrümanlar.
Rezonans hakkında daha fazla bilgi edinmek, sesin nasıl çalıştığını anlamanızı sağlar, birçok kişinin temelini oluşturan ilkeler. müzik aletleri ve salıncak seti veya ip gibi mekanik bir sistemde hareketin nasıl artırılacağı veya azaltılacağı köprü.
Rezonansın Tanımı
Kelime rezonans aslen latinceden gelir rezonans, "yankı" anlamına gelir ve yankı veya "tekrar ses" döndürmek anlamına gelen yankı ile yakından ilişkilidir. Bunlar iki tanım zaten ses dalgalarıyla ilgilidir ve size kelimenin fizikteki anlamının temel bir resmini verir çok.
Bununla birlikte, daha spesifik olarak, fizikte rezonansın tanımı, bir dış salınımın veya titreşimin frekansının bir nesne (veya boşluğun) ile eşleşmesidir. doğal frekansve sonuç olarak ya titreşmesine neden olur ya da salınım genliğini arttırır.
Mekanik sistemlerde rezonans, sesin veya diğer titreşimlerin yükseltilmesi, güçlendirilmesi veya uzatılması anlamına gelir. Tıpkı yukarıdaki tanımda olduğu gibi, bu, bir frekansta uygulanacak harici bir periyodik kuvvet gerektirir. bazen rezonans olarak adlandırılan nesnenin doğal hareket frekansına eşittir Sıklık.
Tüm nesnelerin doğal bir frekansı veya rezonans frekansı vardır; bu frekansı, nesnenin titreşmeyi “sevdiği” frekans olarak düşünebilirsiniz. Örneğin, tırnağınızla kristal bir bardağa dokunursanız, rezonans frekansında titreşmeye başlayacak ve buna karşılık gelen bir perde ile bir "ting" üretecektir. Titreşim frekansı, nesnenin fiziksel özelliklerine bağlıdır ve bunu gergin bir ip gibi bazı şeyler için oldukça iyi tahmin edebilirsiniz.
Rezonans Örnekleri – Ses Rezonansı
Bazı rezonans örnekleri hakkında bilgi edinmek, günlük yaşamınızda karşılaştığınız çeşitli rezonans biçimlerini anlamanıza yardımcı olacaktır. En yaygın ve en basit örnek ses dalgalarıdır, çünkü ses tellerinizi titreştirdiğinizde sağdaki frekans (boğazınızın ve ağzınızın boşluğu için), diğer insanların yaptığı konuşma tonları ve müzik tonları üretebilirsiniz. duyabilmek.
Ses tellerinizin titreşimi, havadaki gerçekten basınç dalgaları olan ses dalgalarını üretir. alternatif sıkıştırılmış bölümler (ortalamadan daha büyük bir yoğunluğa sahip) ve seyrekleşmeler (ortalamadan daha az olan) yoğunluk).
Çoğu müzik aleti aynı şekilde çalışır. Örneğin, bir pirinç enstrümanda, oyuncunun dudaklarının ağızlığa karşı titreşimi, ilk titreşimi yaratır ve bu, rezonansla eşleştiğinde İçine üflediği borunun boyutu için frekans (veya bunun bir katı), rezonans vardır ve salınımın genliği belirgin şekilde artar ve duyulabilir ton.
Nefesli çalgılarda, üzerinden hava geçerken titreşen bir “kamış” vardır ve yine aynı rezonans ve amplifikasyon işlemi bu küçük titreşimi işitilebilir bir müzik tonuna dönüştürür. Gitar gibi yaylı çalgılar biraz farklıdır, ancak tellerin rezonans frekansı vardır ve üretilen ses dalgaları, gürültüyü yapmak için boşlukta (örneğin, bir akustik gitarın gövdesindeki boşlukta) rezonansa girer. daha yüksek sesle.
Daha basit bir örnek, bir aleti veya bir plakayı yere düşürmenizdir. Üretilen çınlamaya, rezonans frekansında titreşen alet veya plaka neden olur. Ses üretmenin bu daha basit yolu, özenle tasarlanmış akort çatalları tarafından kullanılır. müzisyenlerin daha sonra enstrümanlarını akort edebilecekleri doğal frekansları olarak belirli bir perde üretmek için.
Rezonans Örnekleri – Mekanik Rezonans
Rezonans genellikle ses dalgalarını ifade etmek için kullanılsa da, mekanik rezonansı anlamak bazı yönlerden daha kolaydır. Basit bir örnek, ilk kez salıncak pompalamayı öğrenen bir çocuktur. Salıncağın salınım hareketinin doğal bir frekansı vardır ve çocuk itmeyi öğrendiğinde (yani, periyodik bir kuvvet uygulayın) salınımın doğal frekansında, itmeleri çok daha fazla olur. etkili. Bunun sonucunda salıncağın salınım genliği artar ve üzerinde oturan kişi her seferinde daha yükseğe çıkar.
Yine de bir nesnenin doğal frekansına çarpmak her zaman iyi bir şey değildir. Örneğin, bir halat köprüyü birlikte yürüyen askerler, doğal frekansında adım atarlarsa, köprünün kontrolden çıkmasına ve hatta muhtemelen çökmesine neden olabilir. Bu gibi durumlarda general, köprünün doğal frekansında periyodik bir kuvvet uygulamamaları için onlardan "adım kırmalarını" isteyebilir.
Daha da kararlı köprü tasarımlarının rezonans frekansları vardır, ancak bu yalnızca nadir nedenlerden dolayı bir soruna neden olur (örn. Broughton Asma Köprüsü, İngiltere'de 1831'de yıkılan bir köprü, sözde askerler tarafından adım adım yürüyenler nedeniyle. köprü).
Analog saatler ayrıca zamanı tutmak için mekanik rezonansa ve bir bileşenin doğal frekansına da bağlıdır. Örneğin sarkaçlı saatler, zamanı tutmak için sarkacın salınımının doğal frekansını kullanır ve bir denge çarkı aynı temel prensipte çalışır. Kuvars kristal saatler bile rezonans frekansına bağlıdır, ancak bu durumda kristal elektronik bir osilatörden salınım, daha basit olana kıyasla doğrulukta büyük gelişmeler sağlar tasarımlar.
Diğer Rezonans Örnekleri
Başka birçok rezonans formu da vardır ve hepsi aynı temel prensipte çalışır. Aşina olacağınız diğer iki rezonans örneği, mekanik salınımlardan ziyade elektromanyetik salınımlarla ilgilidir. Birincisi mikrodalga fırınınız.
Mikrodalganın ürettiği dalgalar, frekansları mikrodalganın rezonans frekansıyla eşleştiği için yemeğinizde ısı üretir. Yiyecek içindeki moleküller (örneğin, su ve yağ molekülleri), sallanmalarına ve ardından formda enerji salmalarına neden olur. ısı.
Başka bir örnek, TV'nizin anteni veya hatta bir radyo antenidir. Bu cihazlar, elektromanyetik radyasyonun emilimini en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır ve anteni belirli bir frekansa "ayarladığınızda", cihazın rezonans frekansını ayarlarsınız. Antenin frekansı gelen sinyalin frekansıyla eşleştiğinde rezonansa girer ve TV veya radyonuz sinyali "alır".
Peki Kristal Nasıl Kırılır?
Artık rezonansın tanımı ve rezonans frekansının ne olduğu ile ilgili önemli noktaları anladığınıza göre, sağda şarkı söyleyerek bir kristal bardağı kırmayı başaran bir şarkıcının klasik örneğini anlayabilirsiniz Saha. Camın bir rezonans frekansı vardır ve eğer şarkıcı aynı frekansta bir ses çıkarırsa cam titreşmeye başlayacaktır. Buna bir denir tel titreşimi çünkü şarkıcı ses çıkarmadan önce cam tamamen hareketsizdi.
İlk başta, camda küçük bir titreşim olabilir, ancak aslında onu parçalamak için doğru frekansta sürekli ve yüksek bir nota gerekir. Şarkıcı bunu yapabilirse, camın salınım genliği artar ve sonunda camın yapısal bütünlüğünü tehlikeye atmaya başlar. Sadece bu noktada – nota, camın titreşiminin destekleyebileceği maksimum genliğe ulaşması için yeterince uzun süre tutulduğunda – cam gerçekten kırıldığında.