Esempi di risonanza nella vita

In che modo le onde sonore e luminose influenzano la risonanza? Quali sono le vibrazioni e le frequenze di risonanza degli oggetti? Quali esempi quotidiani di risonanza si possono trovare nella vita? Come rompere un bicchiere con una voce? Se guardi da vicino, puoi vedere esempi di risonanza ovunque. Qui ci sono solo alcuni di loro sono vantaggiosi, mentre altri - danno.

Qual è la risonanza?

Hai mai pensato a come le persone creano musica meravigliosa con gli occhiali normali? Poiché le onde sonore aumentano l'impatto sul vetro, potrebbero persino rompersi. Anche le onde luminose interagiscono in modo speciale con gli oggetti che le circondano. Il comportamento del suono e delle onde luminose spiega perché le persone ascoltano i suoni degli strumenti musicali e distinguono i colori. I cambiamenti nell'ampiezza dell'onda sono causati da un importante principio chiamato risonanza. Esempi di influenza della trasmissione del suono e della luce sono vibrazioni.

Le onde sonore derivano dalle vibrazioni meccaniche di solidi, liquidi e gas. Le onde luminose emanano dalla vibrazione di particelle cariche. Oggetti, particelle cariche e sistemi meccanici di solito hanno una certa frequenza alla quale tendono a vibrare. Questo è chiamato la loro frequenza di risonanza o la loro frequenza. Alcuni oggetti hanno due o più frequenze di risonanza. Esempio di risonanza: quando guidi su una strada sconnessa, e la tua auto inizia a saltare su e giù - questo è un esempio dell'oscillazione della tua auto alla sua frequenza di risonanza, o piuttosto, la frequenza di risonanza degli ammortizzatori. Si può notare che quando si guida l'autobus, la frequenza del rimbalzo è un po 'più lenta. Questo perché gli smorzatori di pneumatici hanno una frequenza di risonanza più bassa.

Quando un suono o un'onda luminosa colpisce un oggetto, vibra già a una certa frequenza. Se questa frequenza corrisponde alla frequenza di risonanza dell'oggetto, ciò porterà al fatto che si ottiene una risonanza. Si verifica quando l'ampiezza delle oscillazioni dell'oggetto aumenta a causa delle corrispondenti oscillazioni di un altro oggetto. Questa connessione è difficile da immaginare senza un esempio.

Risonanza e onde luminose

Prendi, per esempio, una tipica onda luminosa (questo è un flusso di luce bianca che proviene dal sole) e indirizzalo verso un oggetto oscuro, lascia che sia un serpente nero. Le molecole nella pelle dei rettili hanno un insieme di frequenze di risonanza. Cioè, gli elettroni negli atomi tendono a vibrare a certe frequenze. La luce proveniente dal sole è una luce bianca che ha una frequenza multipla.

Questi includono rosso e verde, blu e giallo, arancione e viola. Ciascuna di queste frequenze influisce sulla pelle di serpente. E ogni frequenza porta alla vibrazione di un altro elettrone. La frequenza gialla risuona con gli elettroni la cui frequenza di risonanza è gialla. La frequenza blu risuona con gli elettroni la cui frequenza di risonanza è blu. Quindi, la pelle di serpente in generale entra in risonanza con la luce solare. Il serpente appare nero perché la sua pelle assorbe tutte le frequenze della luce solare.

Quando le onde luminose risuonano con un oggetto, fanno vibrare gli elettroni con ampie ampiezze. L'energia della luce viene assorbita dall'oggetto e non è visibile all'occhio umano che la luce ritorni. L'oggetto sembra nero. Cosa succede se l'oggetto non assorbe la luce solare? Cosa succede se nessuno dei suoi elettroni risuona con le frequenze della luce? Se la risonanza non si verifica, riceverai una trasmissione, la trasmissione di onde luminose attraverso l'oggetto. Il vetro appare trasparente perché non assorbe la luce solare.

La luce fa ancora vibrare l'elettrone. Ma poiché non corrisponde alle frequenze di risonanza degli elettroni, le oscillazioni sono molto piccole e passano da un atomo all'altro attraverso l'intero oggetto. Un oggetto senza risonanza avrà assorbimento zero e trasmissione al 100%, ad esempio vetro o acqua.

Risonanza di musica e onde sonore

La risonanza per il suono funziona allo stesso modo della luce. Quando un oggetto vibra alla frequenza del secondo oggetto, allora il primo fa vibrare il secondo con un'ampiezza elevata. Quindi c'è una risonanza acustica. Un esempio è suonare su qualsiasi strumento musicale. La risonanza acustica è responsabile della musica creata dalla tromba, dal flauto, dal trombone e da molti altri strumenti. Come funziona questo fantastico fenomeno? Possiamo dare un esempio di risonanza, che ha un effetto positivo.

Andando alla cattedrale, dove suona la musica d'organo, puoi vedere che l'intera parete è piena di enormi tubi di tutte le dimensioni. Alcuni di questi sono molto brevi, mentre altri arrivano al soffitto. Per cosa sono tutti i tubi? Quando inizia a suonare una bella musica, si capisce che il suono proviene dai tubi, è molto rumoroso e sembra riempire l'intera cattedrale. Come possono questi tubi suonare così forte? La risonanza acustica è la causa di tutto, e non è l'unico strumento che utilizza questo fenomeno sorprendente.

Creazione di onde sonore

Per capire cosa sta succedendo, devi prima sapere un po 'di come il suono viaggia nell'aria. Le onde sonore si creano quando qualcosa causa vibrazioni delle molecole d'aria. Quindi questa vibrazione si muove, come un'onda, verso l'esterno in tutte le direzioni. Quando un'onda viaggia attraverso l'aria, ci sono aree in cui le molecole si restringono più vicine e aree in cui le molecole vengono tirate più lontano l'una dall'altra. La distanza tra successive compressioni o espansioni è nota come lunghezza d'onda. La frequenza viene misurata in unità Hertz (Hz) e un Hertz corrisponde a un tasso di compressione delle onde al secondo.

Le persone possono rilevare le onde sonore con frequenze da 20 a 20.000 Hz! Tuttavia, non suonano tutti uguali. Alcuni suoni sono alti e scricchiolanti, mentre altri sono bassi e profondi. Ciò che effettivamente senti è la differenza di frequenza. Quindi, come si relaziona la frequenza alla lunghezza d'onda? La velocità del suono varia leggermente con la temperatura dell'aria, ma solitamente è di circa 343 m / s. Poiché tutte le onde sonore si muovono alla stessa velocità, la frequenza diminuirà con l'aumentare della lunghezza d'onda e aumentare con la diminuzione della lunghezza d'onda.

Risonanza dannosa: esempi

Spesso le persone prendono per scontato costruzione di ponti e sicurezza. Tuttavia, a volte si verificano catastrofi, costringendoli a cambiare il loro punto di vista. Il 1 luglio 1940 fu aperto a Washington il Tacoma-Narrows Bridge. Era il ponte sospeso, il terzo più grande al mondo per il suo tempo. Durante la costruzione, il ponte è stato soprannominato il galoppo di Gertie a causa di come ha oscillato e si è piegato nel vento. Questa oscillazione ondulata alla fine ha portato alla sua rovina. Il ponte è crollato il 7 novembre 1940 durante una tempesta, dopo appena quattro mesi di attività. Prima di conoscere la frequenza di risonanza e il fatto che ciò sia dovuto alla catastrofe del Tacoma-Narrows Bridge, è necessario prima capire qualcosa chiamato movimento armonico.

Quando hai un oggetto che periodicamente oscilla avanti e indietro, diciamo che sperimenta un movimento armonico. Un eccellente esempio della manifestazione della risonanza che sperimenta il moto armonico è una molla a sospensione libera con una massa attaccata ad essa. La massa fa sì che la molla si stenda verso il basso, finché alla fine la molla non si ritira per ritornare alla sua forma originale. Questo processo continua a ripetersi e diciamo che la molla è in movimento armonico. Se guardi il video dal Tacoma-Narrows Bridge, vedrai che esita prima di crollare. Ha attraversato un movimento armonico, come una molla con una massa attaccata ad esso.

Risonanza e swing

Se spingi il tuo amico su un'altalena una volta, oscillano più volte e si fermano dopo un po '. Questa frequenza, quando l'oscillazione oscilla spontaneamente, è chiamata frequenza naturale. Se dai una spinta ogni volta che il tuo amico ritorna da te, oscillerà sempre più in alto. Si preme con una frequenza simile alla frequenza naturale e l'ampiezza delle oscillazioni aumenta. Questo comportamento è chiamato risonanza.

Indubbiamente, questo è uno degli esempi di risonanza utile. Tra le altre cose, il riscaldamento del cibo in un forno a microonde, un'antenna su un ricevitore radio che riceve un segnale radio, suona il flauto.

In realtà, ci sono anche molti cattivi esempi. La distruzione del vetro con un suono tonale alto, la distruzione di un ponte con una leggera brezza, il crollo degli edifici durante i terremoti sono tutti esempi di risonanza nella vita, che non sono solo dannosi, ma anche pericolosi, a seconda della forza dell'impatto.

Potere distruttivo del suono

Molti hanno probabilmente sentito che un bicchiere di vino può essere rotto con la voce di un cantante d'opera. Se colpisci leggermente il bicchiere con un cucchiaio, esso "suona" come una campana alla sua frequenza di risonanza. Se il vetro ha una pressione sonora a una certa frequenza, inizia a vibrare. Mentre lo stimolo continua, la vibrazione nel vetro si accumula fino a quando non crolla quando vengono superati i limiti meccanici.

Esempi di risonanza utile e dannosa ovunque. Le microonde circondano tutto dal forno a microonde, che riscalda il cibo senza l'uso del calore esterno, alle vibrazioni nella crosta, portando a devastanti terremoti.