O fizici oscilatornih sistema čvrstog stanja i destruktivnom dejstvu rezonancije. Invertori za zavarivanje

Često čujemo riječ rezonancija: “javna rezonanca”, “događaj koji je izazvao rezonanciju”, “rezonantna frekvencija”. Sasvim poznate i obične fraze. Ali možete li tačno reći šta je to rezonancija?

Ako vam je odgovor iskočio, zaista smo ponosni na vas! Pa, ako tema "rezonancija u fizici" postavlja pitanja, savjetujemo vam da pročitate naš članak u kojem ćemo detaljno, jasno i kratko govoriti o takvom fenomenu kao što je rezonancija.

Prije nego što pričate o rezonanciji, morate razumjeti što su oscilacije i njihovu frekvenciju.

Oscilacije i frekvencija

Oscilacije su proces promene stanja sistema, koji se ponavlja tokom vremena i dešava se oko tačke ravnoteže.

Najjednostavniji primjer oscilacije je vožnja na ljuljački. Predstavljamo ga s razlogom; ovaj primjer će nam biti od koristi u razumijevanju suštine fenomena rezonancije u budućnosti.

Rezonancija se može pojaviti samo tamo gdje postoje vibracije. I nije važno kakve su to vibracije - električne fluktuacije napona, zvučne vibracije ili jednostavno mehaničke vibracije.

Na donjoj slici opisujemo koje fluktuacije mogu biti.

Usput! Za naše čitaoce sada postoji popust od 10%. bilo koju vrstu posla

Oscilacije karakteriziraju amplituda i frekvencija. Za već spomenute ljuljačke, amplituda oscilovanja je maksimalna visina do koje ljuljaška leti. Ljuljašku također možemo zamahnuti polako ili brzo. U zavisnosti od toga, frekvencija oscilovanja će se promeniti.

Frekvencija oscilacije (mjerena u hercima) je broj oscilacija u jedinici vremena. 1 Hertz je jedna oscilacija u sekundi.

Kada zamahnemo zamah, periodično ljuljajući sistem određenom silom (u ovom slučaju zamah je oscilatorni sistem), on vrši prinudne oscilacije. Povećanje amplitude oscilacija može se postići uticajem na ovaj sistem na određeni način.

Guranjem zamaha u određenom trenutku i sa određenom frekvencijom, možete ga zamahnuti prilično snažno, koristeći vrlo malo napora. vibracije se povećavaju.

Suština fenomena rezonancije

Rezonancija u fizici je frekvencijsko-selektivni odgovor oscilatornog sistema na periodični vanjski utjecaj, koji se manifestira naglim povećanjem amplitude stacionarnih oscilacija kada se frekvencija poklopi spoljni uticaj sa određenim vrijednostima karakterističnim za dati sistem.

Suština fenomena rezonancije u fizici je da se amplituda vibracija naglo povećava kada se frekvencija uticaja na sistem poklopi sa prirodnom frekvencijom sistema.

Poznati su slučajevi kada je most po kojem su išli vojnici odjeknuo korakom, zaljuljao se i srušio. Inače, zato sada, kada prelaze most, vojnici treba da hodaju slobodnim tempom, a ne u korak.

Primjeri rezonancije

Fenomen rezonancije se uočava u različitim fizičkim procesima. Na primjer, zvučna rezonanca. Uzmimo gitaru. Sam zvuk gitarskih žica bit će tih i gotovo nečujan. Međutim, postoji razlog što su žice postavljene iznad tijela - rezonatora. Kada se uđe u tijelo, zvuk od vibracija žice se pojačava, a onaj koji drži gitaru može osjetiti kako ona počinje lagano da se „trese“ i vibrira od udaraca po žicama. Drugim riječima, rezonirati.

Još jedan primjer promatranja rezonancije s kojim se susrećemo su krugovi na vodi. Ako bacite dva kamena u vodu, talasi koji prolaze od njih će se susresti i povećati.

Djelovanje mikrovalne pećnice također se zasniva na rezonanciji. U ovom slučaju dolazi do rezonancije u molekulima vode koji apsorbuju mikrotalasno zračenje (2,450 GHz). Kao rezultat toga, molekuli rezoniraju, vibriraju jače, a temperatura hrane raste.

Rezonancija može biti i korisna i štetna. A čitanje članka, kao i pomoć naše studentske službe u teškim obrazovnim situacijama, samo će vam donijeti korist. Ako tokom izvođenja nastave trebate razumjeti fiziku magnetne rezonance, možete se bezbedno obratiti našoj kompaniji za brzu i kvalifikovanu pomoć.

Na kraju, predlažemo da pogledate video na temu "rezonancija" i uvjerite se da nauka može biti uzbudljiva i zanimljiva. Naša usluga će vam pomoći u bilo kojem radu: od eseja na temu „Internet i sajber kriminal“ do kursa o fizici oscilacija ili eseja o književnosti.

14. avgusta ove godine srušio se drumski most u Đenovi, prema posljednjim podacima, 42 osobe su postale žrtve katastrofe. Dok inženjeri i istražitelji otkrivaju zašto i kako se to dogodilo, Around the World je odlučio da se prisjeti i navede glavne mogući razlozi urušavanja mostova i značajni primjeri takvih urušavanja iz prošlosti.

Čovječanstvo je počelo graditi mostove prije više od tri hiljade godina, što je omogućilo mostu da dobije počasni naziv za sebe. Štaviše, mnogi mostovi izgrađeni prije više hiljada godina - posebno od strane Rimljana, koji su postigli zadivljujuće visine u području izgradnje mostova - još uvijek stoje i čak obavljaju svoje funkcije.

Ali, kao i svaka inženjerska konstrukcija, most se može srušiti, što se često dešavalo u protekle tri hiljade godina. A dobro je i ako je tačno u procesu izgradnje. Još je gore ako se to dogodi nakon što je posao završen.

Zašto se mostovi ruše? Često može postojati više razloga u isto vrijeme, a oni, uspješno se nadopunjujući, dovode do katastrofe. Na primjer, inženjer je pogrešno napravio proračune, graditelji su štedjeli na materijalima ili su narušili tehnologije gradnje, zatim most nije radio kako treba i na kraju se srušio kada je kroz njega prošao preteško opterećen voz ili veliki broj automobila ili ljudi po lošem vremenu. Međutim, u većini slučajeva jedan od razloga djeluje kao glavni.

Greške u dizajnu i radu i prekomjerno trošenje

Možda se greške u dizajnu mogu nazvati primarnim razlogom uništenja svega inženjerske konstrukcije- bilo da su to zvonici, zidovi tvrđave ili mostovi. Štaviše, problem se može pojaviti odmah, ili pod određenim uslovima nakon završetka izgradnje. Upravo to se dogodilo, na primjer, sa željezničkim mostom preko Firth of Tay u Škotskoj 1879. godine. Inženjer Thomas Bautsch, autor projekta i vitez za njega, prilikom izrade projekta nije uzeo u obzir opterećenje vjetrom i planirao je da oslonci koji nose nosače mosta budu pretanki. Tome se dodaje i loš kvalitet materijala i radova. Kao rezultat toga, tokom jakog nevremena (10 od 12 po Bofortovoj skali) uveče 28. decembra 1879. godine (dve godine nakon završetka izgradnje), voz sa 75 ljudi naleteo je na most i ubrzo se našao u voda: rasponi najdužeg mosta na svijetu u to vrijeme (oko 3000 metara) srušili su se u rijeku zajedno sa vagonima i lokomotivom.

Ovako je most izgledao nekoliko sedmica nakon urušavanja. Danas su njegove konstrukcije demontirane, ali se i dalje vide ostaci oslonaca

No, više sreće imali su korisnici visećeg cestovnog mosta preko Tacoma Narrowsa između grada Tacoma u državi Washington (SAD) i poluotoka Kitsup. Problemi s ovom dugačkom i prilično elegantnom konstrukcijom postali su poznati već u fazi izgradnje: radnici koji su podizali most primijetili su da kada se bočni vjetar podigao u tjesnacu, površina puta je počela vibrirati i savijati se. Zbog toga su čak i prozvali most "Galloping Gertie" (Gallping Gertie). To, međutim, nije spriječilo da se gradnja završi i da se most svečano otvori 1. jula 1940. godine. Štoviše, iako su vibracije površine ceste na vjetru bile uočljive golim okom i odmah počele izazivati ​​zabrinutost među inženjerima, inspektorima regulatornih tijela i vozačima, most se smatrao potpuno sigurnim. Uporedo s njegovim radom razvijala su se rješenja problema. u čemu je bio problem? Činjenica je da su prilikom izgradnje korištene napredne u to vrijeme čvrste grede od ugljičnog čelika, preko kojih je postavljena površina puta. Ako bi se koristile konvencionalnije prolazne grede, vjetar koji duva preko mosta prolazio bi kroz njih, a čvrste grede bi odbijale tokove zraka iznad i ispod i tako pokretale kolovoz. Projekti za otklanjanje nedostatka nisu imali vremena ni da se do kraja osmisle: 7. novembra iste 1940. godine vjetar u moreuzu narastao je na jakih, ali ne katastrofalnih, 18 m/s (oko 64 km/h); 8 bodova po Beaufortovoj skali), a most je bio na kraju nije izdržao na kraju: kablovi su pukli i površina puta je, zajedno sa automobilom vozača koji je čudom pobjegao, pala u tjesnac; Jedan pas je uginuo kada je slučajno naleteo na most. I dobili smo jedinstvene snimke - snimio ih je jedan lokalni stanovnik koji se tog dana zatekao kod mosta kamerom.

Rezonancija Jedan od najvecih poznatih razloga Razaranje mosta, iako nije najčešće, je rezonancija, odnosno pojava naglog povećanja amplitude vibracija sistema (u našem slučaju konstrukcije mosta) pod periodičnim vanjskim utjecajem. U školi se ovaj fenomen objašnjava čak i na časovima fizike, navodeći kao primjer priču o tome kako odred vojnika, koji hoda u korak, može uzrokovati rušenje mosta. Zapravo, ovdje se spajaju dva razloga: greške u dizajnu i nepravilan rad; Ponekad može biti uključeno i loše vrijeme. Upravo se to dogodilo sa gore spomenutim mostom Tacoma Narrows. Rezonancija se često navodi kao uzrok urušavanja egipatskog lančanog mosta u Sankt Peterburgu 2. februara 1905. godine, kada ga je pratila lajbgardska konjsko grenadirska pukovnija, iako je komisija koja je istraživala uzroke incidenta ukazala na loš kvalitet gvožđa lanca je bilo krivo Nažalost, ne dešavaju se sve katastrofe ove vrste bez gubitka života. Rekordan broj poginulih je uništenje usled rezonancije visećeg mosta preko reke Mejn u gradu Anže u centralnoj Francuskoj 16. aprila 1850. godine, kada je više od 200 vojnika poginulo hodajući mostom u oluji sa grmljavinom i jakim vetrovima. . A jedan od prvih zabilježenih slučajeva ove vrste bio je urušavanje Broughton Bridgea u Engleskoj blizu Manchestera 19 godina ranije. Tada niko nije stradao, iako je dva desetina od 74 vojnika povrijeđeno pri padu u vodu, a u vojsci se pojavila i ekipa break step(„idi van koraka“), koristi se pri prelasku preko mostova, posebno visećih, koji su podložniji rezonanciji. Vojnici u Angersu su, inače, izvršili takvu komandu, ali ih to nije spasilo nevolje.

Prekoračenje dozvoljenog opterećenja

Strogo govoreći, prekoračenje dozvoljenog opterećenja je i kršenje pravila rada, iako po pravilu nije posljedica zanemarivanja takvih pravila i zdravorazumskih motiva kao što su neblagovremeni popravci ili radovi na popravci uz kršenje propisa (koji je 2011. godine uništio most od 710 metara preko rijeke Mahakam na indonežanskom dijelu ostrva Borneo), ali sticajem okolnosti. Upravo tako možemo ocijeniti, na primjer, ono što se dogodilo u 17:00 sati po lokalnom vremenu u petak, 15. decembra 1967. godine sa Srebrnim mostom (Srebrni most) preko rijeke Ohajo, povezujući države Ohajo i Zapadnu Virdžiniju. Most, izgrađen 1928. godine, bio je dio autoputa Američki put 35 i uživao veliku popularnost, što se ogledalo u činjenici da je kroz njega redovno prolazio gust saobraćaj. U sedmicama uoči praznika promet je pojačan čak i više nego inače, a tragedija se dogodila u petak uveče deset dana prije Božića. Most se urušio uslijed uništenja jedne od ovjesnih šipki kojima je površina puta bila pričvršćena za sajle, a iza njega su se počele urušavati i ostale konstrukcije mosta - cijelo rušenje trajalo je oko minut. Kao rezultat toga, umrlo je 46 osoba.

Najprecizniji spisak poginulih u urušavanju mosta u Diksonu, u državi Ilinois, ima 46 imena, od kojih su 37 bile žene, odnosno 80%. Štaviše, 19 mrtvih bilo je mlađe od 21 godine. Razlog ove nesrazmjere je što je ženama i djeci omogućeno da idu naprijed kako bi mogli bolje vidjeti obred krštenja u vodama rijeke - upravo na onom sporednom prolazu gdje je bila koncentrisana najveća masa. Teške haljine, ljudi koji padaju odozgo i konstrukcije nesrećnog mosta završili su posao.

Drugi primjer je također iz Amerike - iz grada Dixon, Illinois. Početak maja 1874. bio je topao i sunčan, pa je pastor lokalne baptističke crkve odlučio da prve nedjelje u mjesecu, 4., održi ceremoniju krštenja u vodama rijeke Rock za šest novih članova zajednice. Pogodna lokacija bila je u blizini mosta, a takve ceremonije su obično privlačile pažnju građana (u provincijskom gradu sa nešto više od 4.000 stanovnika 1874. godine bilo je malo alternativnih mogućnosti za zabavu). Most je izgrađen pet godina ranije i imao je popularan dizajn rešetke koji je bio nov za te godine, što je omogućilo sklapanje dugih prijelaza od kratkih metalnih dijelova i samim tim trošenje novca i izgradnju mostova u teško dostupnim područjima.

U nedjelju ujutro na mostu se okupilo između 150 i 200 ljudi, svi obučeni za nedjelju, a najveći broj ljudi koncentrisan je na jednom kraju mosta iu granicama jednog raspona. Pastor je napravio pozorišnu pauzu prije nego što je krštenika uronio u vode rijeke. Odjednom, u tišini koja je uslijedila, začuo se jak škripavac, a raspon mosta je počeo da pada zajedno sa okupljenim ljudima (muškarci, žene u teškim haljinama sa krinolinama i podsuknjama, djeca, uključujući i one male), koji su uletjeli u vode sa visine veće od pet metara. Oko 50 ljudi je poginulo. Zvanično, uzrok incidenta je projektiranje mosta, ali do tragedije ne bi došlo da nije bio preopterećen i neravnomjeran.

Ratovanje i terorizam

U svim gore opisanim slučajevima mostovi su uništeni nenamjernim djelovanjem ljudi. Ali to se ne dešava uvek, ljudi često uništavaju prelaze koje su izgradili drugi ljudi. To se najčešće u ljudskoj istoriji dešavalo tokom ratova, i najveći broj mostovi su uništeni u 20. veku tokom Drugog svetskog rata vazdušnim napadima ili granatiranjem - bilo da bi se zaustavilo napredovanje trupa ili da bi se poremetile ekonomske aktivnosti neprijatelja. Tako je most Hohenzollern, izgrađen 1907-1911. u centru Kelna, omogućavao drumskom i željezničkom saobraćaju i pješacima da prelaze Rajnu i stoga se smatrao najvažniji element infrastruktura Trećeg Rajha - tokom rata je bio najprometniji željeznički most u Njemačkoj. Nije iznenađujuće što od 1942. godine saveznici pokušavaju da ga unište vazdušnim napadima. Međutim, nikada ga nisu uspjeli potpuno onesposobiti iz zraka – most se srušio u vode Rajne tek 6. marta 1945. godine, kada su ga digli u zrak američki saperi.

Hohenzollernov most, srušen dva mjeseca prije kraja rata (na slici u centru) počeo da se obnavlja ubrzo nakon završetka neprijateljstava u Nemačkoj. A 1948. godine već je pokrenut željeznički saobraćaj duž njega. Autolinija je stavljena na drugačiju rutu, a lijevo i desno od staze sada se nalaze pješačke i biciklističke staze sa kojih se pruža veličanstven pogled na grad općenito, a posebno na Kelnsku katedralu.

Međutim, i nakon završetka Drugog svetskog rata, mostovi su nastavili da se ruše vazdušnim bombardovanjem i eksplozijama - ova sudbina je zadesila, na primer, veoma lepi most slobode sa kablovima u srpskom gradu Novom Sadu 1999. godine tokom NATO rata. . vojna operacija protiv Jugoslavije (most je, međutim, obnovljen 2005. godine).

Most se ruši u književnosti Most je često postajao heroj književna djela, a neki od njih su opisali uništavanje prelaza. Tako je škotski pjesnik druge polovine 19. stoljeća William McGonagall napisao pjesmu "Olupina mosta preko rijeke Tay", o kojoj smo gore govorili. Pesma je poznata po tome što se smatra jednom od najgorih pesama u istoriji britanske književnosti. Pisac Archibald Cronin u svom romanu “Castle Brodie” opisuje ovaj događaj, iako u prozi, ali mnogo bolje. Međutim, pisci ne moraju nužno da opisuju stvari koje su se zaista dogodile. na primjer, glavni lik jedan od najboljih i najpopularnijih romana Ernesta Hemingwaya “Za koga zvono zvoni” (osmo mjesto na listi sto najbolji romani XX vijek, prema francuskom izdanju Le Monde) Robert Džordan se pridružuje odredu španskih partizana samo da bi dignuo u vazduh strateški važan most (spojler: diže ga u vazduh i umire), štaviše, autor je tvrdio da su svi događaji u romanu izmišljeni. Ipak, najveća pažnja urušavanju mosta je možda posvećena u romanu američkog pisca Thorntona Wildera “Most Saint Louisa”, napisanom 1927. godine. Priča je usredsređena na urušavanje stoljetnog visećeg mosta koji su Inke izgradile u Peruu na putu između Lime i Cuzco 1714. upravo u trenutku kada je pet stranaca prolazilo preko njega; svi su umrli. Svjedok nesreće, franjevački redovnik Juniper, u čije ime se priča priča, istražuje zašto su baš ovi ljudi u tom nesretnom trenutku završili na mostu. Inke su gradile viseće mostove od jake loze i drveta preko rijeka i klisura. Uprkos tome što je nepouzdan (sa moderne tačke gledišta) izgled, ovakvi mostovi su izdržali prolaz ne samo ljudi, već i natovarenih lama, a uz odgovarajuću negu i pravovremene popravke služili su vekovima

Prirodna katastrofa

U ovu kategoriju uzroka spadaju poplave i iznenadna oštra porasta vode koja jednostavno odnose most ili unište njegove oslonce i tlo ispod njih, kao i zemljotrese i klizišta. Upravo je potonje uzrokovalo urušavanje mosta preko kanjona Pfeiffer (98 metara dubine) na autoputu 1 u Kaliforniji u martu 2017. U toku mjesec dana na području mosta palo je više od 1.500 mm kiše, što je izazvalo pomjeranje debelog sloja zemlje na padini kanjona zajedno sa osloncem mosta ukopanim u ovu padinu. Srećom, u tom trenutku na mostu nije bilo nikoga.

Most preko rijeke Kinze visok 92 metra djelomično se srušio nakon što je naišao na tornado 2003. godine. Prije urušavanja, bio je dugačak 625 metara, što ga čini četvrtim najvišim mostom u Sjedinjenim Državama. Godine 1977. struktura je uključena u američki nacionalni registar istorijskih mesta, a 1982. godine - na listu američkih istorijskih građevina.

Drugi, iako prilično egzotičan, scenario je tornado. Upravo je on uništio čuveni željeznički most preko rijeke Cilantro u Pensilvaniji (SAD) - spomenik inženjerstva, izgrađen 1883. godine i služio je do 1963., a zatim postao glavna atrakcija parka Kinzua Bridge State Park . A 21. jula 2003. tornado je udario u park, udario u most i srušio 11 od njegovih 20 oslonaca - konstrukcije stare 120 godina nisu mogle izdržati brzinu vjetra iznad 150 km/h.

Sudar

Odličan način da se sruši most je da se zaletite u njega, a za najveći uspjeh ovog poduhvata vrijedi ciljati na podršku. Iako možete, ako želite, pokušati srušiti raspon, na primjer, jureći ispod mosta da vozilo veća visina od samog raspona. Mora se reći da u većini slučajeva pobjeđuje most (vidi tzv. “Most budala” u Sankt Peterburgu), ali ne uvijek, kao što se dogodilo s mostom Almö, koji je povezivao švedsko ostrvo Cörn sa kopnom. Ova prekrasna lučna konstrukcija (u vrijeme izgradnje, najduži most ovog tipa na svijetu) protezala se preko prometnog plovnog puta i stajala je 20 godina bez incidenata sve dok nije naišla na brod za rasute terete u mračnoj, maglovitoj noći od 17. do 18. januara, 1980 MS Star Clipper. On je, prateći otežane uslove plovidbe, prošao ne središtem lučnog raspona, dotakao luk i srušio ga. Podloga puta i mostovne konstrukcije pali su na brodski most i uništili ga. Važno je napomenuti da na brodu niko nije povrijeđen. Ali, nažalost, žrtava nije bilo: u magli je nekoliko automobila punom brzinom naletjelo na most iz pravca Černa i, ne primjećujući da mosta nema, palo je s njega u ledene vode tjesnaca - osam ljudi je umrlo. Moglo je biti više žrtava da vozač kamiona koji je dolazio sa kontinenta nije primijetio da su barijere iznenada nestale i da nije stigao zakočiti metar od litice, blokirajući put.

Kada se teglenica sudari sa mostom na autoputu I-40 2002. godine u Sjedinjenim Državama niko nije direktno povrijeđen od udara, ali osam automobila i tri kamioni uspeo da padne u vodu - 14 ljudi je poginulo, 11 je povređeno

Pa ipak, pouzdaniji način za rušenje mosta je da se zaletite u oslonac i po mogućnosti punom brzinom, kao što je to učinila natovarena teglenica Robert Y. Ljubav u Kerr akumulaciji na rijeci Arkanzas u Oklahomi, SAD. Njen kormilar se srušio za kormilom, a brod koji je van kontrole udario u jedan od nosača drumskog mosta i odnio ga, uzrokujući urušavanje dijela raspona od 177 metara. Kao iu slučaju mosta Almö, žrtve sudara su bili vozači automobila koji nisu imali vremena da zakoče na ivici (to se dogodilo jednog majskog jutra).

Foto: Wikimedia Commons, Stephen Lux/Getty Images, Posnov/Getty Images

Fenomen rezonancije se opaža u mehaničkim oscilatornim sistemima koji su periodično izloženi vanjskim silama. Ove sile prenose određenu energiju na oscilatorni sistem, koja se pretvara u energiju kretanja, tj. sistem osciluje i amplituda oscilacija se povećava i postaje maksimalna kada na oscilatorni sistem deluje spoljna sila sa istom frekvencijom kao i frekvencija oscilovanja samog sistema - to je REZONANSA.

Viseći mostovi imaju niz neospornih prednosti u odnosu na druge vrste konstrukcija mostova. Međutim, odavno je zapaženo da su viseći mostovi vrlo nepouzdani u jakim vjetrovima. Jedna od najvećih katastrofa u istoriji izgradnje mostova bilo je urušavanje mosta preko rijeke Tacoma (SAD) 7. novembra 1940. godine. Izgradnja ovog mosta završena je u ljeto 1940. godine. Raspon, treći po dužini na svijetu, bio je dugačak 854 m. Nije se očekivao veliki promet, a most je izgrađen veoma uzak - širine 11,9 m. Kolovoz je projektovan za 2 reda automobila. Podloga puta je suspendovana na dva čelična užad sa nagibom grane od 70,7 m.
Neposredno nakon izgradnje, otkriveno je da je most vrlo osjetljiv na djelovanje vjetra, a amplitude (opsezi) vibracija mosta su dostigle 1,5 m. Učinjeno je nekoliko pokušaja da se ove velike vibracije eliminišu uvođenjem dodatnih priključaka i ugradnjom hidrauličnih prigušivača. amortizeri) na stubovima; Ovo je naziv za stubove koji nose glavne (noseće) kablove u visećim mostovima. Ali to nije spriječilo katastrofu.
Počevši od 07:00 sati 7. novembra, uočene su ne baš jake vertikalne multinodalne (u obliku nekoliko valova) savijanja sa frekvencijom od 0,8 Hz. Važno je napomenuti da vjetar nije imao veliku brzinu, oko 17 m/s, dok je prije toga bilo slučajeva da je most izdržao jači vjetar. Oko 10 sati, brzina vjetra je neznatno porasla (do 18,7 m/s), a došlo je do jednočvornih (u obliku jednog vala) savojno-torzionih oscilacija znatno niže frekvencije (0,2 Hz) i vrlo velikih amplituda. uspostavljena. Kada je okretanje dostiglo svoj maksimum, kolovoz se naginjao prema horizontu pod uglom od 45°. Oštra promjena frekvencije oscilacija nastala je, očito, kao rezultat loma nekih važnih veza u strukturi. Most je izdržao ove vibracije oko sat vremena, nakon čega se veliki dio kolovoza odlomio i pao u vodu. Cijeli proces je snimljen, što je dalo vrijedan materijal za istraživanje uzroka urušavanja.
Katastrofa je privukla ogromnu pažnju istraživača. Samo dvije sedmice nakon toga, poznati mehaničar T. von Karman dao je objašnjenje uzroka katastrofe i čak naznačio brzinu vjetra pri kojoj bi se to moglo dogoditi. Do uništenja je došlo pri brzini vjetra reda veličine 18 - 19 m/s, a T. von Karman je izračunao 22,2 m/s. Tako da se čak i ovo može nazvati uspjehom mehaničara.
Kakve su zaključke iz toga izvukli mehaničari? Još jedan most je sada izgrađen preko rijeke Tacoma. Njegova širina je povećana za više od 1,5 puta i iznosi 18 m, a izmijenjen je i poprečni presjek kolovoza. Osim toga, čvrste grede zamjenjuju se prolaznim rešetkama, što značajno smanjuje snagu pritiska vjetra. Moderni viseći mostovi su lagane konstrukcije obješene na čelične sajle koje se nazivaju nosači kablova. Mogu izdržati jak vjetar i druga opterećenja i normalno funkcioniraju dugi niz godina. Poznato je da se takve katastrofe kao što su se desile sa Tacoma mostom ovdje ne mogu dogoditi. Mehaničari su bili u stanju da shvate šta bi se moglo dogoditi i kako to spriječiti.
Rezonancija može da nastane kada velika masa, na primer, vojnik u formaciji, mora da pređe most istovremeno obeležavajući stepenicu, čuje se komanda da se prestane marširati, ljudi prelaze most kao obični pešaci... Mašine sa rotacijom; dijelovi se postavljaju na masivne temelje tako da prilikom ljuljanja mašine (što se ne može izbjeći) ne dolazi do rezonancije na temelju i da se ne urušava.
Fenomen rezonancije je osnova radiotelefonskih komunikacija i telekomunikacija.

Svugdje i svaki dan nas prate oscilatorni sistemi u našim životima.
Prvi utisak u životu je zamah. U ovom nimalo najjednostavnijem primjeru može se uočiti ovisnost perioda oscilovanja od težine osobe koja se ljulja, kao i problem da je kretanje ljuljaške u fazi sa vanjskom silom ljuljanja. Zatim slijedi upoznavanje s muzičkim instrumentima, na ovaj ili onaj način koristeći razne vrste oscilatornih sistema za proizvodnju muzičkih zvukova. Pa, i na kraju, sva elektronika koja nas u potpunosti obuhvata, čija je glavna i neizostavna jedinica kvarcni rezonator - takoreći rafinirani oscilatorni sistem.
A u isto vrijeme, da li se toliko razumijemo u ovo...
Najjasniju definiciju oscilatornog sistema dao je Lord Kelvin kada je otkrio električni L-C oscilatorno kolo 1878. Otkrivši da kada se udari na oscilatorno kolo, dolazi do sinusoidnog (harmoničkog) procesa prigušenja, Kelvin je izjavio da je to dokaz da se dešava novi, do sada nepoznati oscilatorni sistem.
Dakle, možemo formulisati da je oscilatorni sistem uređaj koji ima mehanizam za pretvaranje udara u harmonijski proces prigušenja.
Ali ono što je zanimljivo je da ovu definiciju ne možemo primijeniti na sve poznate i korištene oscilatorne sisteme. To se događa zato što za ove uređaje, koji su definitivno oscilatorni sistemi (prema Kelvinovoj definiciji), sam mehanizam pretvaranja šoka u sinusoid nije uvijek poznat.
Što se tiče različitih tipova klatna, opruga i oscilatornih kola, proučavani su i razmatrani mehanizmi njihovog oscilovanja. Međutim, postoje oscilatorni sistemi čiji mehanizam je nepoznat, uprkos njihovoj veoma širokoj primeni. Tako je donedavno ostalo nepoznato kako, recimo, kvarcni rezonatori igraju ulogu oscilatornog sistema.
Efekat kvarcnog rezonatora otkriven je davne 1917. godine, ali ih je iz nekog razloga bilo sramota da priznaju njegovu nerazumljivost. Zbog ove stidljivosti predložen je model kvarcnog rezonatora u obliku njegovog ekvivalenta određenoj kombinaciji nekoliko virtualnih kondenzatora i induktora. Iz nekog razloga se ovakvo modeliranje zove naučni opis kvarcnih rezonatora, sve se to zove teorija, a ovakva naučna i obrazovna literatura postoji prividno i nevidljivo.
Jasno je da u kvarcnim rezonatorima nema virtuelnih ili stvarnih kondenzatora, a sav ovaj naučni otpad nema nikakve veze sa tim rezonatorima. Činjenica je da je u praksi frekvencija kvarcnog rezonatora f 0 je određen debljinom kvarcne ploče h, a u njegovoj proizvodnji koristi se sljedeća empirijska formula:

f 0 = k / h, gdje (1)

k - tehnološki koeficijent.
Dakle, u cijeloj postojećoj literaturi o kvarcnim rezonatorima nećemo naći ni pominjanje ovog empirijskog odnosa, niti bilo kakve informacije o povezanosti između prirodne frekvencije rezonatora i dimenzija ploče.
60 godina nakon otkrića svojstava kvarcnih ploča, 1977. godine, otkriveno je da su rezonatori ne samo kvarcne ploče, već i predmeti iz velike većine čvrstih medija (metali i legure, staklo, keramika, stijene). Pokazalo se da je broj prirodnih frekvencija ovih rezonatora jednak broju njihovih veličina. Dakle, čvrsta kugla, recimo, napravljena od stakla, ima samo jednu veličinu - prečnik d, i, shodno tome, jedna prirodna frekvencija f 0 , veza između kojih je, kako se ispostavilo, određena relacijom (1). Ploča koja ima debljinu h i veličine a I b, ima tri prirodne frekvencije, od kojih je svaka povezana sa odgovarajućom veličinom relacijom (1).
Prisutnost rezonantnih svojstava gore navedenih objekata otkriva se vrlo jednostavno, pa čak i na nekoliko načina. U rudničkim uslovima, kod slojevitih stijena, najjednostavniji način je pritiskanje elastičnog senzora vibracionog polja (seizmičkog prijemnika) na objekt koji se proučava (krovne stijene) i nanošenje kratkog udarca na površinu krova. Odgovor na udar će se pojaviti kao opadajući harmonijski signal. IN laboratorijskim uslovima Ova metoda je neprihvatljiva jer je vrlo teško dobiti potrebne udarne parametre za male uzorke. U laboratoriji se pokazalo da je lakše koristiti ultrazvučno ispitivanje uzorka.
Kako se pokazalo, rezonantna svojstva kvarcnog rezonatora nisu nešto jedinstveno i zavise od prisustva piezoelektričnog efekta. Prisustvo piezoelektričnog efekta samo pojednostavljuje indikaciju i upotrebu ovog svojstva. Dakle, prilikom proučavanja rezonantnih svojstava piezokeramičkog diska, tokom eksperimenta se može zagrijati na temperaturu koja prelazi Curie-ovu tačku, pri čemu piezoelektrični efekat nestaje, a njegova rezonantna svojstva se neće promijeniti ni na koji način.
Međutim, ako su naučnici koji su proučavali kvarcne rezonatore uspjeli izbjeći potragu za fizikom njihovih rezonantnih svojstava, onda sam to morao shvatiti ozbiljno. Činjenica je da, uprkos stvarno postojećim rezonantnim manifestacijama, na osnovu opštih razmatranja, ploča napravljena od homogenog materijala ne bi trebalo da pokazuje rezonantna svojstva. Takva ploča ne bi trebala imati mehanizam za pretvaranje udara u harmonijski signal.
Ne može se reći da je ovo gledište pogrešno, jer postoje materijali od kojih objekti nisu rezonatori. Zaista, u materijalima kao što su pleksiglas (pleksiglas) i neki drugi, ovaj mehanizam je odsutan. Predmeti od pleksiglasa nisu rezonatori. Kada se udari na ploču od pleksiglasa, reakcija poprima oblik niza prigušenih kratkih impulsa. Odnosno, u potpunosti je u skladu s odredbama općeprihvaćene akustike čvrstih medija.
Istovremeno, kako se pokazalo (1977. godine), slojevi stijena pokazuju rezonantna svojstva, a pomoću relacije (1) se pokazalo da je moguće bez bušenja (!) odrediti strukturu stijenske mase. Pa, jasno je da je jako teško koristiti fizički efekat iako nije teško dokazati nemogućnost njegovog postojanja. Osim toga, korištenje ovog efekta u rudnicima omogućilo je stvaranje metode za predviđanje urušavanja krovnih stijena - fenomena koji predstavlja 50% ozljeda rudara širom svijeta. Ali bilo je potpuno nemoguće uvesti u praksu tehniku ​​zasnovanu na tako sumnjivom fizičkom efektu.
Bilo je potrebno 4 godine da se pronađe razlika između pleksiglasa i onih materijala od kojih su objekti rezonatori. I negdje 1981. godine otkriveno je da postoji razlika, a tiče se akustičkih svojstava graničnih zona velike većine čvrstih medija.
Pokazalo se da su akustička svojstva prizemnih zona medija, objekata iz kojih pokazuju svojstva rezonatora, takva da brzina širenja fronta V fr tokom normalnog sondiranja nije konstantan i smanjuje se kako se fronta približava površini.
Slika 1 prikazuje slučaj normalnog sondiranja rezonatorske ploče 1 debelo h. Ovisnost V fr (x), kao i minimalne i maksimalne vrijednosti V fr i veličine zona Δ h dobiveno mjerenjima na mnogim pločama od istog materijala, ali različite debljine. Prosječna brzina Vfr.mid- ovo je vrijednost koja se dobije prilikom određivanja brzine u trenutku prvog unosa.
U sličnim studijama ploča od pleksiglasa, brzina Vfr.mid prilikom promjene debljine ploče h ostaje konstantan, iz čega možemo zaključiti da su u pleksiglasu (nerezonatorska ploča) zone Δh su nestali.
Kada ga emituje emiterski disk 1 harmonijski signal, na prirodnoj frekvenciji zvučne ploče rezonatora f 0, odnosno na rezonanciji, emf. na odredišnom disku 3 nestaje, ali se pojavljuje na odredišnom disku 4 . Ovaj efekat se naziva apsorpcija akustične rezonancije (ARA).

Rice. 1

Piezokeramički disk emiter 2 , zvučna ploča 1 i piezokeramičke prijemne diskove 3 I 4 nalaze se u tečnosti (voda ili ulje).
Dakle, pri rezonanciji dolazi do preorijentacije primarnog polja koje emituje piezoelektrični pretvarač 1 , u ortogonalnom smjeru. Rotacija polja u ortogonalnom smjeru javlja se u prisustvu zona blizu površine Δ h.
Odnos između prisutnosti zona Δ h a rotiranje polja u ortogonalnom smjeru je prilično jednostavno. Činjenica je da se brzina kretanja bilo kojeg objekta ili brzina širenja bilo kojeg procesa ne može promijeniti bez vanjskog utjecaja. Dakle, zapravo, u zoni Δ h Ne mijenja se brzina širenja fronta V fr, i ona x -komponenta, što je moguće samo ako postoji pojava y -komponenta. Drugim riječima, vektor ostaje konstantan po veličini, ali u zonama Δ h vektor rotira V fr.
Odnosno, ispada da kada je rezonatorski sloj pogođen, njegove površine postaju emiteri svoje frekvencije f 0, a sa harmonijskim emiterom, sloj rezonatora postaje zvučno neproziran na rezonanciji. Ali u oba slučaja, pod bilo kojim utjecajem, polje elastičnih vibracija širi se duž sloja rezonatora frekvencijom f 0 .
Akustička izolacija rezonatorskog sloja na njegovoj prirodnoj frekvenciji od susjednih objekata se koristi jako dugo. Tako je uočeno da ako prislonite uho na zemlju, možete čuti konjicu na ogromnim udaljenostima. Zapravo, ne čuje se konjica, već prirodne vibracije sloja rezonatora stijena, koje pobuđuju konjska kopita. Vrlo slabo slabljenje polja koje se širi duž rezonatorskog sloja upravo je posljedica njegove akustične izolacije od susjednih stijena.
Kada je stenska masa pogođena tokom seizmičkog istraživanja, rezultujuće polje elastičnih vibracija širi se duž sloja stijene. Ovo je u suprotnosti s osnovama seizmičkog istraživanja, koje glase da se polje stvoreno udarom širi u svim smjerovima.
Ovo je vrlo ozbiljan trenutak za razumijevanje principa rada seizmičkih istraživanja. Ispostavilo se da signali primljeni na seizmogramima ne dolaze odozdo, ne iz dubine, već sa strane, jer se šire isključivo duž podloge.
U spektralnoj analizi seizmičkih signala pokazalo se da je relacija (1) zadovoljena kada je koeficijent k u brojniku jednakom 2500m/s. U ovom slučaju greška u određivanju debljine sloja stijene ne prelazi 10%.
Mora se pretpostaviti da je proces orijentisan u pravcu y sa usmerenim zračenjem u pravcu x , je poprečno. Stoga se može tvrditi da vlastiti oscilatorni proces formiraju poprečni valovi, a koeficijent k nije ništa drugo do brzina poprečnih talasa Vsh.
Otkriće suštinski novih, ranije nepoznatih oscilatornih sistema zahteva restrukturiranje mišljenja. Kada je svojevremeno otkriveno da je Zemlja lopta, realizacija ovoga, kao i prelazak iz geocentričnog sistema u heliocentrični, zahtijevalo je restrukturiranje svijesti stanovnika Zemlje. Međutim, ovo restrukturiranje je trajalo nekoliko stoljeća, jer ove nove informacije nisu zahtijevale posebne promjene u algoritmima životnih uslova. Sada je situacija nešto drugačija.
Zbog činjenice da se naša planeta uglavnom sastoji od slojeva stijena, ispada da je općenito skup oscilatornih sistema. To znači da bi svaki udar na površinu Zemlje trebao izazvati reakciju u obliku skupa harmonijskih prigušenih procesa. Ako je udar vibracijski, tada postaju mogući fenomeni rezonancije.
Prilikom razmatranja rezonantnih pojava potrebno je uzeti u obzir parametar karakterističan za oscilatorne sisteme – faktor kvaliteta Q. Sama definicija faktora kvaliteta sadrži informaciju o kolosalnom destruktivnom potencijalu rezonancije. Faktor kvaliteta Q pokazuje koliko se puta povećava amplituda vibracije u slučaju rezonancije.
Realne vrijednosti Q za oscilatorne sisteme koje implementiraju geološke strukture smještene u debljini Zemlje mogu doseći nekoliko stotina. A ako se u zoni tako visokokvalitetnog oscilatornog sistema nalazi objekt koji ima vibracijski (dinamički) učinak na tlo, tada će se amplituda vibracije ovog objekta povećati upravo toliko puta.
Međutim, povećanje veličine vibracija ima određena ograničenja. Ova ograničenja su određena činjenicom da pri određenoj amplitudi vibracija dolazi do prekoračenja elastičnih deformacija i destrukcije. Tlo koje je izloženo vibracijama može se urušiti, a to se manifestuje trenutnim, eksplozivnim slijeganjem, uz stvaranje kratera. Prilikom armiranja tla raznim vrstama armirano-betonskih konstrukcija (na primjer, armirano-betonska brana za hidroelektranu), klinovi na kojima je generator pričvršćen za branu mogu propasti i puknuti.
Pri malim vrijednostima Q (recimo, do 10), rezonancija se manifestira kao povećana vibracija. To je neugodno za operativno osoblje, dovodi do stvaranja raznih vrsta zazora i neravnoteže u radnom mehanizmu, ali tako niska Q rezonancija neće uzrokovati drobljenje, trenutno uništenje.
Ako je Q znatno veći od granične vrijednosti pri kojoj amplituda vibracije uzrokuje neizbježno uništenje, rezonanca može postojati samo kratko vrijeme. Dakle, recimo da sa standardnom frekvencijom vibracija dinamo 50 Hz, direktno ispod ove instalacije leži geološka struktura koja ima prirodnu frekvenciju od, recimo, 25 Hz sa faktorom kvalitete Q = 200. Tada će tokom čitavog perioda normalnog rada vibracije biti u granicama normale. Međutim, pretpostavimo da iz nekog razloga mašinu treba zaustaviti, a zatim, tokom procesa zaustavljanja, neko vreme će njena frekvencija rotacije biti blizu rezonantne, 25 Hz. U zoni rezonancije će početi glatko povećanje amplitude vibracije. I ovdje je pitanje koliko brzo brzina rotora prolazi zonu rezonancije i ima li amplituda vibracije vremena da se poveća do destruktivne vrijednosti.
Lako je primijetiti da je ovdje, kao primjer, razmatrana situacija koja se razvila u HE Sayano-Shushenskaya. Tamo su vibracije hidrauličnih jedinica u normalnom režimu rada porasle na neprihvatljive vrijednosti. A kada je doneta odluka da se zaustavi, brzina je počela da se smanjuje veoma sporo. Kao rezultat toga, pri prolasku kroz zonu visoke Q rezonancije, amplituda vibracija se uspjela povećati toliko da klinovi koji pričvršćuju hidrauličku jedinicu to nisu mogli izdržati. I, usput, rekorderi hidrauličke jedinice pokazali su povećanje vibracija za 600 puta.
Karakterističan znak i predznak rezonantnog uništenja je povećanje vibracija.
Prvi pouzdani dokazi o prisustvu takvog prekursora desili su se tokom nesreće u Černobilu. Tamo je, na kraju krajeva, sve počelo promjenom načina rada reaktora i, shodno tome, brzine rotacije jedinica. Istovremeno su počele vibracije, čija se amplituda brzo počela povećavati, dostigavši ​​takav nivo da su ljudi počeli panično napuštati ovo područje. Vibracija je prekinuta seizmičkim udarom (eksplozivno uništavanje tla), koji su primijetili seizmolozi. I samo pola minute nakon toga došlo je do uništenja reaktora.
Kasnije su se pojavile informacije da se ovaj predznak javlja tokom raznih vrsta razaranja pumpne stanice. Na isti način, kada se frekvencija vibracija kompresora promijeni, amplituda vibracija naglo počinje rasti, završavajući tako što oprema tone u tlo. Uzrok takvog događaja obično se navodi ili kao teroristički napad ili nekvalitetne gomile na kojima stanica stoji.
Željezničke nesreće se često dešavaju bez ikakvih vidljivih razloga voz se pocepa na dva dela, kada se odjednom, iznenada, nasip eksplozivno sruši, stvarajući udubljenje, a u ovaj levak padaju momentalno uništeni pragovi i komadi šina. U tom trenutku razaranja kolosijeka dolazi do loma voza. Međutim, u automobilu, za koji se ispostavilo da je posljednji prošao kroz ovu zonu, dolazi do jake vibracije, koja se završava trenutnim uništenjem nasipa.
13. augusta 2007. takva nesreća se dogodila u Novgorodskoj oblasti sa vozom N166 Moskva - Sankt Peterburg. Očevici su kasnije opisali šta se dogodilo: “...prvo je voz počeo da se trese, a potom i prasak. Vodiči, koji na ovoj ruti rade dugi niz godina, kasnije su priznali da su počeli da se opraštaju od života, jer im se to prvi put u sjećanju dogodilo.” Ključna stvar je da su svjedoci prije udara osjetili snažnu vibraciju.
3. marta 2009. u Kelnu se iznenada srušila šestospratna zgrada arhiva. Kako je objavljeno Reuters, prije urušavanja čula se tutnjava i jake vibracije. “Sto za kojim sam sjedio se potresao i mislio sam da ga je neko slučajno udario”, rekao je jedan posjetilac arhive. - Posle sve je počelo da se trese kao tokom zemljotresa" Kuća se za samo nekoliko sekundi pretvorila u gomilu cigli. Portparol policije rekao je novinarima da je "bilo kao eksplozija" sa ciglama, daskama i komadima cementa razbacanim po pločniku u radijusu do 70 metara. Ispod zgrade arhiva prolazi linija metroa, čiji se tunel također urušio. Izvor vibracije, kako se ispostavilo, bio je u tunelu metroa. Ovaj izvor je bila platforma za bušenje koja je tamo radila.
U radovima je detaljno obrađena fizika rezonantnih oštećenja. Ovdje se čini potrebnim postaviti sljedeće pitanje. Dobro je poznato da je povećanje amplitude vibracija, koje završava razaranjem sličnim eksploziji, jedinstveno povezano sa fenomenom rezonancije. Pa zašto onda nikada ne čujemo riječ "rezonancija" kada istražujemo katastrofe koje su imale takav prethodnik? Ispostavilo se da je razlog čisto psihološki. Prema ustaljenom mišljenju, u Zemljinoj debljini NEMA oscilatornih sistema. A ako nema oscilatornih sistema, onda ne može biti govora o rezonanciji.
Ako ipak pretpostavimo rezonanciju, onda je pitanje oscilatornog sistema neizbježno. Jer bez oscilatornog sistema ne može biti rezonancije.
Nadalje, ako pretpostavimo da Zemljini slojevi zaista predstavljaju skup oscilatornih sistema, onda to podriva temelje seizmičkog istraživanja. Uostalom, razmatranje seizmičkog istraživanja moguće je samo u okviru njegovog općeprihvaćenog modela, prema kojem su Zemljini slojevi skup reflektivnih granica.
Nije važno da li seizmička istraživanja pružaju informacije ili ne, jer je to kolosalan posao vrijedan više milijardi dolara koji se ne može dirati. Posao izgrađen na falsifikatima, ali toliko ogroman da seizmičkim istraživanjima više ne treba niko da to potvrdi.
Sada vjerovatno nema funkcionalnih naučnika koji ne bi znali da je dokazana činjenica da je naša planeta skup oscilatornih sistema. Ali sada je njihov glavni zadatak da se pretvaraju da to ne znaju. Svako otkriće u ovom ili onom stepenu negira prethodni nivo znanja. Da, zaista, kada bi se ovo gledište savladalo i prihvatilo, broj katastrofa koje je izazvao čovjek bi opao. Ali, nažalost, naučnicima ovo nije potrebno. Za njih je najvažnije da prežive do kraja života na nivou koji su postigli, i da niko ne precrta nivo znanja na kojem su dostigli svoje visine. A to za njih svakako nadmašuje važnost svih onih katastrofa koje su mogle biti spriječene.

LITERATURA

1. Glikman A.G. Efekat apsorpcije akustične rezonancije (ARA) kao osnova nove paradigme za teoriju polja elastičnih oscilacija.
2. Sertifikat konduktera Northern Express www.newsru.com/russia/14aug2007/train.html
3. Dokazi o uništenju arhive u Kelnu www.gazeta.ru/social/2009/03/04/2952320.shtml
4. Glikman A.G. Fenomeni vibracije i rezonancije u našim životima (ono što se dogodilo u hidroelektrani Sayano-Shushenskaya)
5. Glikman A.G. Planeta Zemlja kao skup oscilatornih sistema i potresi koje je napravio čovjek i prirodni zemljotresi kao posljedice toga

Prije nego što počnete da se upoznajete sa fenomenom rezonancije, trebali biste proučiti fizičke pojmove koji su povezani s njom. Nema ih mnogo, pa neće biti teško zapamtiti i razumjeti njihovo značenje. Dakle, prvo prvo.

Koja je amplituda i frekvencija kretanja?

Zamislite obično dvorište u kojem dijete sjedi na ljuljaški i maše nogama da se ljulja. U trenutku kada uspije da zamahne zamah i on dođe s jedne strane na drugu, može se izračunati amplituda i frekvencija pokreta.

Amplituda je najveća dužina odstupanja od tačke u kojoj je telo bilo u ravnotežnom položaju. Ako uzmemo naš primjer zamaha, onda se amplituda može uzeti u obzir najviša tačka, na šta se dijete zaljuljalo.

A frekvencija je broj vibracija ili oscilatorna kretanja po jedinici vremena. Frekvencija se mjeri u hercima (1 Hz = 1 ciklus u sekundi). Vratimo se na našu ljuljačku: ako dijete prijeđe samo polovinu cijele dužine ljuljačke za 1 sekundu, tada će njegova frekvencija biti jednaka 0,5 Hz.

Kako je frekvencija povezana s fenomenom rezonancije?

Već smo saznali da frekvencija karakterizira broj vibracija objekta u jednoj sekundi. Zamislite sada da odrasla osoba pomaže djetetu koje se slabo ljulja da se ljulja, gurajući ljuljašku iznova i iznova. Štaviše, ovi udari takođe imaju svoju frekvenciju, koja će povećati ili smanjiti amplitudu zamaha sistema „ljuljanje-dijete“.

Recimo da odrasla osoba gura zamah dok se kreće prema njemu, u ovom slučaju frekvencija neće povećati amplitudu pokreta, odnosno vanjska sila (u ovom slučaju gura) neće povećati oscilaciju sistema.

Ako je frekvencija kojom odrasla osoba ljulja dijete brojčano jednaka samoj frekvenciji ljuljanja, može doći do rezonancije. Drugim riječima, primjer rezonancije je podudarnost frekvencije samog sistema sa frekvencijom prisilnih oscilacija. Logično je zamisliti da su frekvencija i rezonancija međusobno povezane.

Gdje možete vidjeti primjer rezonancije?

Važno je shvatiti da se primjeri rezonancije nalaze u gotovo svim područjima fizike, od zvučnih valova do elektriciteta. Značenje rezonancije je da kada je frekvencija pokretačke sile jednaka prirodnoj frekvenciji sistema, tada ona u tom trenutku dostiže svoju najveću vrijednost.

Sljedeći primjer rezonancije će dati uvid. Recimo da hodate po tankoj dasci bačenoj preko rijeke. Kada se frekvencija vaših koraka poklopi sa frekvencijom ili periodom cijelog sistema (daska-osoba), daska počinje snažno oscilirati (savijati se gore-dolje). Ako nastavite da se krećete istim koracima, rezonancija će izazvati jaku amplitudu vibracija ploče, koja prelazi dozvoljenu vrijednost sistema i to će na kraju dovesti do neizbježnog kvara mosta.

Postoje i oblasti fizike u kojima je moguće koristiti takav fenomen kao korisnu rezonancu. Primjeri bi vas mogli iznenaditi, jer ga obično koristimo intuitivno, a da nismo ni svjesni naučne strane problema. Tako, na primjer, koristimo rezonanciju kada pokušavamo izvući automobil iz rupe. Zapamtite, najlakše je postići rezultate samo kada gurate automobil dok se kreće naprijed. Ovaj primjer rezonancije povećava opseg pokreta, čime se pomaže pri povlačenju automobila.

Primjeri štetne rezonancije

Teško je reći koja se rezonancija više javlja u našim životima: dobra ili štetna za nas. Istorija poznaje znatan broj zastrašujućih posledica fenomena rezonancije. Evo najpoznatijih događaja u kojima se može uočiti primjer rezonancije.

1. U Francuskoj, u gradu Angersu, 1750. godine, jedan odred vojnika išao je u korak preko lančanog mosta. Kada se frekvencija njihovih koraka poklopila sa frekvencijom mosta, raspon vibracija (amplituda) se naglo povećao. Došlo je do rezonancije, lanci su pukli, a most se srušio u rijeku.
2. Bilo je slučajeva da je u selima kuća uništena zbog kamiona koji je vozio glavnim putem.

Kao što vidite, rezonanca može imati vrlo opasne posljedice, zbog čega bi inženjeri trebali pažljivo proučiti svojstva građevinskih objekata i pravilno izračunati njihove frekvencije vibracija.

Beneficial Resonance

Rezonancija nije ograničena na strašne posljedice. Pažljivim proučavanjem svijeta oko nas može se uočiti mnogo dobrih i korisnih rezultata rezonancije za čovjeka. Evo jednog upečatljivog primjera rezonancije koja omogućava ljudima da dobiju estetski užitak.

Uređaj za mnoge muzički instrumenti radi na principu rezonancije. Uzmimo violinu: tijelo i žica čine jedan oscilatorni sistem, unutar kojeg se nalazi igla. Preko njega se frekvencije vibracija prenose s gornje palube na donju. Kada lutijer pomiče svoj luk duž tetive, ovaj, poput strijele, savladava trenje površine kolofonija i uleti u poleđina(počinje da se kreće u suprotno područje). Dolazi do rezonancije koja se prenosi na kućište. A unutar njega postoje posebne rupe - f-rupe, kroz koje se izvodi rezonanca. Ovako se upravlja u mnogim žičanim instrumentima (gitara, harfa, violončelo, itd.).