Rezonans ve Doğal Frekans
Rezonans ve doğal frekans, dalgalar ve titreşimler başlığı altında tartışılan çok önemli iki konudur. Ayrıca devre teorisi, afet yönetimi, mühendislik ve hatta yaşam bilimleri gibi alanlarda hayati bir rol oynar. Bu makale bu iki fenomeni, önemlerini, benzerliklerini ve son olarak farklılıklarını tartışmaya çalışacaktır.
Doğal Frekans
Her sistemin doğal frekans adı verilen bir özelliği vardır. Bir sistemin doğal frekansı çok önemlidir; sisteme küçük bir salınım sağlanmışsa, sistemin izleyeceği frekanstır. Deprem ve rüzgar gibi olaylar, olayın kendisi ile aynı doğal frekansa sahip nesneler üzerinde yıkım yapabilir. Bir sistemi bu tür doğal afetlerden korumak için doğal frekansını anlamak ve ölçmek çok önemlidir. Doğal frekans, rezonans ile doğrudan ilişkilidir. Daha sonra açıklanacaktır. Binalar, elektronik ve elektrik devreleri, optik sistemler, ses sistemleri ve hatta biyolojik sistemler gibi sistemlerin doğal frekansları vardır. Sisteme bağlı olarak empedans, salınım veya süperpozisyon şeklinde olabilirler.
Rezonans
Bir sisteme (örneğin bir sarkaç) küçük bir salınım verildiğinde, sallanmaya başlayacaktır. Sallandığı frekans, sistemin doğal frekansıdır. Şimdi sisteme uygulanan periyodik bir dış kuvvet hayal edin. Bu dış kuvvetin frekansı, sistemin doğal frekansına mutlaka benzer olmak zorunda değildir. Bu kuvvet, sistemi kuvvetin frekansına döndürmeye çalışacaktır. Bu düzensiz bir desen oluşturur. Dış kuvvetten gelen enerjinin bir kısmı sistem tarafından emilir. Şimdi frekansların aynı olduğu durumu ele alalım. Bu durumda sarkaç, dış kuvvetten emilen maksimum enerji ile serbestçe sallanacaktır. Buna rezonans denir. Bu durumda, sarkaç ve kuvvet aynı fazda olmasa bile, sarkaç sonunda kuvvetin fazına uyum sağlayacaktır. Bu zorunlu bir salınımdır. Sarkaç rezonansta en yüksek miktarda enerjiyi emdiği için, sarkacın genliği rezonans sırasında maksimumdur. Bu, depremlerin ve fırtınaların getirdiği tehlikedir. Bir binanın doğal frekansının depreminkiyle aynı olduğunu varsayalım, bina en yüksek genlikle sallanacak ve sonunda çökecektir. LCR devrelerinde de bir rezonans durumu vardır. Herhangi bir LCR kombinasyonunun empedansı, alternatif akımın frekansına bağlıdır. Rezonans minimum empedansda gerçekleşir. Minimum frekansa karşılık gelen frekans, rezonans frekansıdır. En yüksek empedansta, sistemin anti-rezonans olduğu söylenir. Bu rezonans ve anti-rezonans, sırasıyla ayar devrelerinde ve filtre devrelerinde yaygın olarak kullanılır.
Rezonans ve Doğal Frekans arasındaki fark nedir?
• Doğal frekans bir sistemin özelliğidir.
• Rezonans, bir sisteme doğal frekansa sahip harici periyodik kuvvet sağlandığında meydana gelen bir olaydır.
• Bir sistem için doğal frekans hesaplanabilir.
• Sağlanan kuvvetin genliği, rezonansın genliğini belirler.
