Перш ніж приступити до знайомства з явищем резонансу, слід вивчити фізичні терміни, пов'язані з ним. Їх не так багато, тому запам'ятати і зрозуміти їх зміст буде нескладно. Отже, про все по порядку.

Що таке амплітуда і частота руху?

Уявіть звичайний двір, де на гойдалці сидить дитина і махає ніжками, щоб розгойдатися. В момент, коли йому вдається розгойдати гойдалку і вони досягають рівномірного руху з однієї сторони в іншу, можна підрахувати амплітуду та частоту руху. Амплітуда - це найбільша довжина відхилення від точки, де тіло знаходилося в положенні рівноваги. Якщо брати наш приклад гойдалок, то амплітудою можна вважати найвищу точку, до якої розкачувався дитина.


А частота - це кількість коливань або коливальних рухів в одиницю часу. Вимірюється частота в Герцах (1 Гц = 1 коливання в секунду). Повернемося до наших гойдалок: якщо дитина проходить за 1 секунду тільки половину всієї довжини гойдання, то його частота дорівнює 05 Гц.

Як частота пов'язана з явищем резонансу?

Ми вже з'ясували, що частота характеризує число коливань предмета в одну секунду. Уявіть тепер, що слабо гойдаючому дитині дорослий чоловік допомагає розгойдатися, раз за разом підштовхуючи гойдалки. При цьому дані поштовхи також мають свою частоту, яка буде посилювати або зменшувати амплітуду коливання системи "гойдалки-дитина". Припустимо, дорослий штовхає гойдалки в той час, коли вони рухаються назустріч до нього, в такому випадку частота не буде збільшувати амлитуду руху підвісних гойдалок. Тобто стороння сила (в даному випадку поштовхи) не сприятиме посилення коливання системи.


У разі якщо частота, з якої дорослий розгойдує дитини, буде чисельно дорівнює самій частоті коливання гойдалки, може виникнути являенія резонансу. Іншими словами, приклад резонансу - це збіг частоти системи з частотою вимушених коливань. Логічно уявити, що частота вимушених коливань і резонансу взаємопов'язані.

Де можна спостерігати приклад резонансу?

Важливо розуміти, що приклади прояви резонансу зустрічаються практично у всіх сферах фізики, починаючи від звукових хвиль і закінчуючи електрикою. Зміст резонансу полягає в тому, що коли частота сили дорівнює власній частоті системи, то в цей момент амплітуда коливань досягає найвищого значення. Наступний приклад резонансу дасть розуміння суті. Припустимо, ви крокуєте по тонкій дошці, перекинутою через річку. Коли частота ваших кроків співпаде з частотою або періодом всієї системи (дошка-людина), то дошка починає сильно коливатися (гнутися вниз і вгору). Якщо ви продовжите рухатися такими ж кроками, то резонанс викличе сильну амплітуду коливання дошки, яка виходить за межі допустимого значення системи і це в кінцевому підсумку призведе до неминучої поломки містка. Існують також ті сфери фізики, де можна використовувати таке явище, як корисний резонанс. Приклади можуть здивувати вас, адже зазвичай ми використовуємо його інтуїтивно, навіть не здогадуючись про наукову сторону питання. Так, наприклад, ми використовуємо резонанс, коли намагаємося витягнути машину з ями. Згадайте, адже найлегше досягти результат тільки тоді, коли штовхаєш машину в момент її руху вперед. Цей приклад резонансу посилює амплітуду руху, тим самим допомагаючи витягнути машину.

Приклади шкідливого резонансу

Складно сказати, який резонанс у нашому житті зустрічається більше: добрий або ж завдає нам шкоди. Історії відомо чимало жахливих наслідків явища резонансу. Ось найвідоміші події, на яких можна спостерігати приклад резонансу.

У Франції, в місті Анжера, в 1750 році загін солдат йшов у ногу через ланцюговий міст. Коли частота їх кроків збіглася з частотою вільних коливань мосту, розмахи коливань (амплітуда) різко збільшилися. Настав резонанс, і ланцюга обірвалися, а міст впав в річку.

Бували випадки, коли в селах будинок був зруйнований за їде по головній дорозі вантажного автомобіля.

Як бачите, резонанс може мати дуже небезпечні наслідки, ось чому інженерам слід ретельно вивчати властивості будівельних об'єктів та правильно обчислювати їх частоти коливань.

Корисний резонанс

Резонанс не обмежується тільки плачевними наслідками. При уважному вивченні навколишнього світу можна спостерігати безліч хороших і вигідних для людини результатів резонансу. Ось один яскравий приклад резонансу, позвляющий отримувати людям естетичне задоволення. Устройст багатьох музичних інструментів працює за принципом резонансу. Візьмемо скрипку: корпус і струна утворюють єдину коливальну систему, всередині якої є штифт. Саме через нього передаються частоти коливань з верхньої деки в нижню. Коли лютьер водить смичком по струні, то остання, подібно стрілі, перемагає своєю силою пружності тертя каніфольної поверхні і летить у зворотний бік (починає рухатись у протилежний область). Виникає резонанс, який передається в корпус. А всередині його є спеціальні отвори - ефи, крізь які резонанс виводиться назовні. Саме таким чином він контролюється у багатьох струнних інструментах (гітара, арфа, віолончель та ін).