Differenza tra risonanza e frequenza naturale

Resonance vs Natural Frequency

La risonanza e la frequenza naturale sono due argomenti molto importanti discussi sotto l'argomento onde e vibrazioni. Svolge inoltre un ruolo fondamentale in campi come teoria dei circuiti, gestione delle catastrofi, ingegneria e persino scienze della vita. Questo articolo cercherà di discutere questi due fenomeni, il loro significato, le loro somiglianze e infine le loro differenze.

Frequenza naturale

Ogni sistema ha una proprietà chiamata frequenza naturale. La frequenza naturale di un sistema è molto importante; è la frequenza che il sistema seguirà se il sistema è dotato di una piccola oscillazione. Eventi come terremoti e venti possono distruggere oggetti con la stessa frequenza naturale dell'evento stesso. È molto importante capire e misurare la frequenza naturale di un sistema per proteggerlo da tali disastri naturali. La frequenza naturale è direttamente correlata alla risonanza. Sarà spiegato più tardi. Sistemi come edifici, circuiti elettronici ed elettrici, sistemi ottici, sistemi audio e persino sistemi biologici hanno frequenze naturali. Possono essere sotto forma di impedenza, oscillazione o sovrapposizione a seconda del sistema.

Risonanza

Quando un sistema (ad esempio un pendolo) riceve una piccola oscillazione, inizierà a oscillare. La frequenza con cui oscilla è la frequenza naturale del sistema. Ora immagina una forza esterna periodica applicata al sistema. La frequenza di questa forza esterna non è necessariamente simile alla frequenza naturale del sistema. Questa forza cercherà di far oscillare il sistema alla frequenza della forza. Questo crea un modello irregolare. Una certa energia proveniente dalla forza esterna viene assorbita dal sistema. Consideriamo ora il caso in cui le frequenze sono le stesse. In questo caso, il pendolo oscillerà liberamente con la massima energia assorbita dalla forza esterna. Questo è chiamato risonanza. In questo caso, anche se il pendolo e la forza non erano nella stessa fase, il pendolo si sarebbe adattato alla fase della forza. Questa è un'oscillazione forzata. Poiché il pendolo assorbe la massima quantità di energia alla risonanza, l'ampiezza del pendolo è massima alla risonanza. Questo è il pericolo che i terremoti e le tempeste portano. Supponiamo che la frequenza naturale di un edificio sia la stessa di quella del terremoto, l'edificio oscillerà con l'ampiezza più alta alla fine collassando. C'è anche uno stato di risonanza nei circuiti LCR. L'impedenza di qualsiasi combinazione LCR dipende dalla frequenza della corrente alternativa. La risonanza avviene all'impedenza minima. La frequenza corrispondente alla frequenza minima è la frequenza di risonanza. Alla massima impedenza, si dice che il sistema sia anti-risonante. Questa risonanza e l'anti-risonanza sono ampiamente utilizzate nei circuiti di sintonizzazione e nei circuiti di filtraggio, rispettivamente.