Definiția conceptului de rezonanță (răspuns) în fizică este încredințată unor tehnicieni speciali care au grafice statistice care se confruntă adesea cu acest fenomen. Astăzi, rezonanța este un răspuns selectiv în frecvență, în cazul în care un sistem de vibrații sau o creștere bruscă forta externa face ca un alt sistem să oscileze cu amplitudine mai mare la anumite frecvențe.
Principiul de funcționare
Se observă acest fenomen, atunci când un sistem este capabil să stocheze și să transfere cu ușurință energie între două sau mai multe moduri de stocare diferite, cum ar fi energia cinetică și potențială. Cu toate acestea, există o anumită pierdere de la ciclu la ciclu, numită atenuare. Când amortizarea este neglijabilă, frecvența de rezonanță este aproximativ egală cu frecvența naturală a sistemului, care este frecvența oscilației neforțate.
Aceste fenomene apar cu toate tipurile de oscilații sau unde: mecanice, acustice, electromagnetice, magnetice nucleare (RMN), spin electron (ESR) și rezonanță cuantică a funcției de undă. Astfel de sisteme pot fi folosite pentru a genera vibrații de o anumită frecvență (de exemplu, instrumente muzicale).
Termenul de „rezonanță” (din latinescul resonantia, „ecou”) provine din domeniul acusticii, văzut în special la instrumentele muzicale, cum ar fi atunci când corzile încep să vibreze și să producă sunet fără intrare directă din partea cântărețului.
Împingând un bărbat într-un leagăn este un exemplu comun al acestui fenomen. Un leagăn încărcat, un pendul, are o frecvență naturală de vibrație și o frecvență de rezonanță care rezistă să fie împins mai repede sau mai încet.
Un exemplu este oscilația proiectilelor pe un loc de joacă, care acționează ca un pendul. Împingerea unei persoane în timp ce se balansează la un interval natural de balansare face ca balansul să meargă din ce în ce mai mult (amplitudine maximă), în timp ce încercarea de a balansa într-un ritm mai rapid sau mai lent creează arcuri mai mici. Acest lucru se datorează faptului că energia absorbită de vibrații crește atunci când șocurile corespund vibrațiilor naturale.
Răspunsul are loc pe scară largă în naturăși este folosit în multe dispozitive artificiale. Acesta este mecanismul prin care sunt generate practic toate undele sinusoidale și vibrațiile. Multe dintre sunetele pe care le auzim, cum ar fi atunci când obiectele dure din metal, sticlă sau lemn lovin, sunt cauzate de vibrații scurte în obiect. Lumina și alte radiații electromagnetice cu unde scurte sunt create prin rezonanță la scară atomică, cum ar fi electronii din atomi. Alți termeni și condiții care se pot aplica caracteristici benefice acest fenomen:
- Mecanisme de cronometrare ale ceasurilor moderne, un echilibru într-un ceas mecanic și un cristal de cuarț într-un ceas.
- Răspunsul mareelor din Golful Fundy.
- Rezonanțe acustice ale instrumentelor muzicale și ale tractului vocal uman.
- Distrugerea unui pahar de cristal sub influența unui ton muzical corect.
- Idiofoanele de frecare, cum ar fi realizarea unui obiect de sticlă (sticlă, sticlă, vază), vibrează atunci când sunt frecate în jurul marginii acestuia cu vârful degetului.
- Răspunsul electric al circuitelor acordate la radiouri și televizoare care permit recepția selectivă a frecvențelor radio.
- Crearea luminii coerente prin rezonanță optică într-o cavitate laser.
- Răspunsul orbital, exemplificat de unele dintre lunile gigantice gazoase ale Sistemului Solar.
Rezonanțe materiale la scară atomică stau la baza mai multor metode spectroscopice care sunt utilizate în fizica materiei condensate, de exemplu:
- Rotire electronică.
- Efectul Mossbauer.
- Magnetic nuclear.
Tipuri de fenomene
În descrierea rezonanței, G. Galileo a atras atenția asupra celui mai esențial lucru - capacitatea unui sistem oscilator mecanic (pendul greu) de a acumula energie, care este furnizată dintr-o sursă externă cu o anumită frecvență. Manifestările de rezonanță au anumite caracteristici în diferite sisteme și, prin urmare, se disting diferite tipuri.
Mecanic și acustic
Rezonanta electrica
Apare într-un circuit electric la o anumită frecvență de rezonanță atunci când impedanța circuitului este minimă într-un circuit în serie sau maximă într-un circuit paralel. Rezonanța în circuite este utilizată pentru a transmite și a primi comunicații fără fir, cum ar fi televiziunea, telefonul celular sau radioul.
Rezonanță optică
O cavitate optică, numită și cavitate optică, este un aranjament special de oglinzi care se formează rezonator de unde staționare pentru unde luminoase. Cavitățile optice sunt componenta principală a laserelor, înconjoară mediul de amplificare și oferă feedback radiației laser. Ele sunt, de asemenea, utilizate în oscilatoarele parametrice optice și unele interferometre.
Lumina limitată în cavitate produce unde staționare în mod repetat pentru frecvențe de rezonanță specifice. Modelele de unde staționare rezultate sunt numite „moduri”. Modurile longitudinale diferă numai în funcție de frecvență, în timp ce modurile transversale diferă pentru frecvențe diferite și au modele de intensitate diferite pe secțiunea transversală a fasciculului. Rezonatoarele inelare și galeriile de șoaptă sunt exemple de rezonatoare optice care nu produc unde staționare.
Oscilare orbitală
În mecanica spațială, apare un răspuns orbital, când două corpuri orbitale exercită o influență gravitațională regulată, periodică, unul asupra celuilalt. Acest lucru se datorează de obicei deoarece perioadele lor orbitale sunt legate de raportul a două numere întregi mici. Rezonanțe orbitale sporesc semnificativ influența gravitațională reciprocă a corpurilor. În cele mai multe cazuri, aceasta are ca rezultat o interacțiune instabilă în care corpurile schimbă impuls și deplasare până când rezonanța nu mai există.
În anumite circumstanțe, un sistem rezonant poate fi stabil și auto-corecta pentru a menține corpurile în rezonanță. Exemple sunt rezonanța 1:2:4 a lunilor lui Jupiter Ganymede, Europa și Io și rezonanța 2:3 dintre Pluto și Neptun. Rezonanțe instabile cu lunile interioare ale lui Saturn creează goluri în inelele lui Saturn. Un caz special de rezonanță 1:1 (între corpuri cu raze orbitale similare) determină corpurile mari ale Sistemului Solar să elibereze vecinătățile din jurul orbitelor lor, împingând aproape tot ce este în jurul lor.
Atomică, parțială și moleculară
Rezonanța magnetică nucleară (RMN) este un nume dat unui fenomen de rezonanță fizică asociat cu observarea proprietăților magnetice mecanice cuantice specifice ale unui nucleu atomic dacă este prezent un câmp magnetic extern. Multe metode științifice folosesc fenomene RMN pentru a studia fizica moleculară, cristalele și materialele necristaline. RMN este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit în tehnicile moderne de imagistică medicală, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică (IRM).
Beneficiile și daunele rezonanței
Pentru a trage o concluzie despre avantajele și dezavantajele rezonanței, este necesar să se ia în considerare în ce cazuri se poate manifesta cel mai activ și mai vizibil pentru activitatea umană.
Efect pozitiv
Fenomenul de răspuns este utilizat pe scară largă în știință și tehnologie. De exemplu, funcționarea multor circuite și dispozitive radio se bazează pe acest fenomen.
Impact negativ
Cu toate acestea, fenomenul nu este întotdeauna util. Puteți găsi adesea referiri la cazuri în care podurile suspendate s-au rupt atunci când soldații au trecut peste ele „în pas”. În același timp, ele se referă la manifestarea efectului de rezonanță al rezonanței, iar lupta împotriva acestuia devine la scară largă.
Luptă împotriva rezonanței
Dar, în ciuda consecințelor uneori dezastruoase ale efectului de răspuns, este destul de posibil și necesar să îl combatem. Pentru a evita apariția nedorită a acestui fenomen, se folosește de obicei două moduri de a aplica simultan rezonanța și de a o combate:
- Se efectuează „disocierea” frecvențelor, care, dacă acestea coincid, va duce la consecințe nedorite. Pentru a face acest lucru, ele măresc frecarea diferitelor mecanisme sau schimbă frecvența naturală de vibrație a sistemului.
- Acestea măresc amortizarea vibrațiilor, de exemplu, prin plasarea motorului pe o căptușeală de cauciuc sau arcuri.
Ea atinge cea mai mare valoare atunci când frecvența forței motrice este egală cu frecvența naturală a sistemului oscilator.
O trăsătură distinctivă a oscilațiilor forțate este dependența amplitudinii lor de frecvența modificărilor forței externe. Pentru a studia această dependență, puteți utiliza configurația prezentată în figură:
Un pendul cu arc este montat pe o manivela cu mâner. Când mânerul se rotește uniform, o forță care se schimbă periodic este transmisă sarcinii printr-un arc. Schimbând cu o frecvență egală cu frecvența de rotație a mânerului, această forță va determina sarcina să efectueze vibrații forțate. Dacă rotiți manivela foarte încet, greutatea împreună cu arcul se vor mișca în sus și în jos în același mod ca punctul de suspensie DESPRE. Amplitudinea oscilațiilor forțate va fi mică. Cu o rotație mai rapidă, sarcina va începe să oscileze mai puternic și la o frecvență de rotație egală cu frecvența naturală a pendulului cu arc ( ω = ω sob), amplitudinea oscilațiilor sale va atinge un maxim. Odată cu o creștere suplimentară a frecvenței de rotație a mânerului, amplitudinea oscilațiilor forțate ale sarcinii va deveni din nou mai mică. O rotire foarte rapidă a mânerului va lăsa sarcina aproape nemișcată: datorită inerției sale, pendulul cu arc, neavând timp să urmărească modificările forței exterioare, pur și simplu va tremura pe loc.
Fenomenul de rezonanță poate fi demonstrat și cu pendulele cu coarde. Atârnăm pe o șină o minge masivă 1 și mai multe pendule cu fire de lungimi diferite. Fiecare dintre aceste penduluri are propria sa frecvență de oscilație, care poate fi determinată prin cunoașterea lungimii șirului și a accelerației gravitației.
Acum, fără să atingem pendulele ușoare, scoatem bila 1 din poziția ei de echilibru și o eliberăm. Oscilația bilei masive va provoca oscilații periodice ale suportului, în urma cărora o forță elastică care se schimbă periodic va începe să acționeze asupra fiecărui pendul ușor. Frecvența modificărilor sale va fi egală cu frecvența oscilațiilor mingii. Sub influența acestei forțe, pendulele vor începe să efectueze oscilații forțate. În acest caz, pendulele 2 și 3 vor rămâne aproape nemișcate. Pendulele 4 și 5 vor oscila cu o amplitudine ceva mai mare. Și la pendul b, având aceeași lungime a firului și, prin urmare, frecvența naturală a oscilațiilor ca și bila 1, amplitudinea va fi maximă. Aceasta este rezonanța.
Rezonanța apare datorită faptului că o forță externă, care acționează în timp cu vibrațiile libere ale corpului, efectuează tot timpul o activitate pozitivă. Datorită acestei lucrări, energia corpului oscilant crește, iar amplitudinea oscilațiilor crește.
O creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor forțate la ω = ω sob numit rezonanţă.
Modificarea amplitudinii oscilațiilor în funcție de frecvență cu aceeași amplitudine a forței externe, dar cu coeficienți de frecare diferiți și, este prezentată în figura de mai jos, unde curba 1 corespunde valorii minime și curba 3 corespunde maximului.
Se poate observa din figură că are sens să vorbim despre rezonanță dacă amortizarea oscilațiilor libere din sistem este mică. În caz contrar, amplitudinea oscilațiilor forțate la ω = ω 0 diferă puțin de amplitudinea oscilațiilor la alte frecvențe.
Fenomenul de rezonanță în viață și tehnologie.
Fenomen de rezonanță poate juca atât un rol pozitiv, cât și un rol negativ.
Se știe, de exemplu, că chiar și un copil poate balansa „limba” grea a unui clopot mare, dar numai dacă trage frânghia în timp cu vibrațiile libere ale „limbii”.
Acțiunea unui contor de frecvență cu lame se bazează pe utilizarea rezonanței. Acest dispozitiv este un set de plăci elastice de diferite lungimi întărite pe o bază comună. Frecvența naturală a fiecărei plăci este cunoscută. Când frecvențametrul intră în contact cu un sistem oscilator, a cărui frecvență trebuie determinată, placa a cărei frecvență coincide cu frecvența măsurată începe să oscileze cu cea mai mare amplitudine. Observând ce placă a intrat în rezonanță, vom determina frecvența de oscilație a sistemului.
Fenomenul de rezonanță poate fi întâlnit și atunci când este complet nedorit. Așa, de exemplu, în 1750, lângă orașul Angers din Franța, un detașament de soldați a mers în pas peste un pod cu lanțuri lung de 102 m. Frecvența pașilor lor a coincis cu frecvența vibrațiilor libere ale podului. Din această cauză, intervalul de vibrații al podului a crescut brusc (a apărut rezonanța), iar circuitele s-au rupt. Podul s-a prăbușit în râu.
În 1830, un pod suspendat de lângă Manchester din Anglia s-a prăbușit din același motiv, în timp ce un detașament militar defila peste el.
În 1906, podul egiptean din Sankt Petersburg, peste care trecea o escadrilă de cavalerie, s-a prăbușit din cauza rezonanței.
Acum, pentru a preveni astfel de cazuri, unităților militare la trecerea podului li se ordonă „să bată din picioare”, să meargă nu în formație, ci în ritm liber.
Dacă un tren trece printr-un pod, atunci, pentru a evita rezonanța, îl trece fie cu viteză mică, fie, dimpotrivă, cu viteză maximă (astfel încât frecvența de lovire a roților de îmbinările șinei să nu fie egală cu frecvenţa naturală a podului).
Mașina în sine (oscilând pe arcuri) are și propria frecvență. Când frecvența impactului roților sale la îmbinările șinei se dovedește a fi egală cu aceasta, mașina începe să se balanseze violent.
Fenomenul de rezonanță are loc nu numai pe uscat, ci și în mare și chiar în aer. De exemplu, la anumite frecvențe ale arborelui elicei, nave întregi au intrat în rezonanță. Și în zorii dezvoltării aviației, unele motoare de aeronave au provocat vibrații rezonante atât de puternice ale unor părți ale aeronavei, încât s-au destrămat în aer.
Multe fenomene surprinzătoare și uneori de neînțeles se întâmplă în viața noastră. Cu toate acestea, explicația pentru multe dintre ele poate fi destul de simplă, dar nu imediat evidentă. De exemplu, una dintre distracțiile preferate ale copiilor este balansul. S-ar părea că nu este nimic complicat aici - totul este clar și de înțeles. Dar te-ai întrebat vreodată de ce, dacă acționezi corect pe un leagăn, leagănul va deveni din ce în ce mai mare? Ideea este că trebuie să acționați strict în anumite momente și într-o anumită direcție, altfel rezultatul acțiunii poate să nu fie un leagăn, ci o oprire completă a leagănului. Pentru a preveni acest lucru, este necesar ca frecvența influenței externe să coincidă cu frecvența de oscilație a leagănului în sine, caz în care intervalul de balansare va crește. Acest fenomen se numește rezonanță. Să încercăm să ne dăm seama ce este rezonanța, unde are loc în viața noastră și ce trebuie să știi despre acest fenomen.
Din punctul de vedere al fizicii, „rezonanța” este o creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor forțate atunci când frecvența naturală a sistemului oscilator coincide cu frecvența forței motrice externe. Aceasta este doar o manifestare externă a rezonanței. Motivul intern este că o creștere a amplitudinii oscilației indică o creștere a energiei sistemului oscilator. Acest lucru se poate întâmpla numai dacă energia este furnizată sistemului fizic din exterior conform legii conservării și schimbării energiei. Prin urmare, forța externă trebuie să facă o muncă pozitivă, crescând energia sistemului. Acest lucru este posibil numai atunci când forța externă se schimbă periodic cu o frecvență egală cu frecvența naturală a sistemului oscilator. Cea mai simplă opțiune este opțiunea de balansare, pe care am descris-o deja și care apare în toate sistemele și dispozitivele cu pendul. Dar acesta este departe de singurul caz în care o persoană folosește efectul de rezonanță.
Rezonanța, ca orice alt fenomen fizic, are atât consecințe pozitive, cât și negative. Dintre cele pozitive putem evidenția utilizarea rezonanței în instrumentele muzicale. Forma specială a viorii, violoncelului, contrabasului și chitarei promovează rezonanța undelor sonore staționare în interiorul corpului instrumentului care alcătuiește armonica, iar instrumentul muzical oferă iubitorilor de muzică un sunet extraordinar. Cei mai renumiți producători de instrumente muzicale, precum Nicolo Amati, Antonio Stradivari și Andrea Guarneri, au perfecționat forma, au selectat lemne rare și au produs un lac special pentru a spori efectul de rezonanță, păstrând în același timp moliciunea și delicatețea timbrului. De aceea, fiecare astfel de instrument are propriul său sunet special, unic.
În plus, există o metodă cunoscută de distrugere rezonantă în timpul zdrobirii și măcinarii rocilor și materialelor. Merge așa. Când materialul zdrobit se mișcă cu accelerație, forțele inerțiale vor provoca solicitări și deformații care își schimbă periodic semnul - așa-numitele vibrații forțate. Coincidența frecvențelor corespunzătoare va provoca rezonanță, iar forțele de frecare și rezistența aerului vor înfrâna creșterea amplitudinii oscilației, dar poate ajunge totuși la o valoare care depășește semnificativ deformația în cazul accelerațiilor care nu își schimbă semnul. Rezonanța va face zdrobirea și măcinarea rocilor și materialelor mult mai eficiente. Rezonanța joacă același rol atunci când forați găuri în pereții de beton folosind un burghiu electric cu un burghiu cu ciocan.
De asemenea, folosim fenomenul rezonanței în diverse dispozitive care folosesc unde radio, cum ar fi televizoare, radiouri, telefoane mobile și așa mai departe. Semnalul radio sau de televiziune transmis de o stație de emisie are o amplitudine foarte mică. Prin urmare, pentru a vedea o imagine sau a auzi un sunet, este necesar să le amplificați și, în același timp, să reduceți nivelul de zgomot. Acest lucru se realizează folosind fenomenul de rezonanță. Pentru a face acest lucru, trebuie să ajustați frecvența naturală a receptorului, care este practic un circuit oscilator electromagnetic, la frecvența stației de transmisie. Dacă frecvențele coincid, va apărea rezonanță, iar amplitudinea semnalului de radio sau televiziune va crește semnificativ, în timp ce zgomotul însoțitor va rămâne practic neschimbat. Acest lucru va asigura o difuzare destul de de înaltă calitate.
Un tip de rezonanță magnetică, rezonanța paramagnetică electronică, descoperită în 1944 de fizicianul rus E.K. Zavoisky, este folosit în studiul structurii cristaline a elementelor, chimia celulelor vii, legăturile chimice în substanțe etc. Electronii din substanțe se comportă ca magneți microscopici. În diferite substanțe, ele se reorientează în moduri diferite dacă substanța este plasată într-un câmp magnetic extern constant și expusă unui câmp de radiofrecvență. Revenirea electronilor la orientarea lor originală este însoțită de un semnal de radiofrecvență, care transportă informații despre proprietățile electronilor și ale mediului lor. Această metodă este un tip de spectroscopie.
În ciuda tuturor beneficiilor care pot fi obținute folosind rezonanța, nu trebuie să uităm de pericolele pe care le poate aduce. Cutremurele sau undele seismice, precum și funcționarea dispozitivelor tehnice cu vibrații puternice, pot provoca distrugerea unor părți ale clădirilor sau chiar clădirilor întregi. În plus, cutremurele pot duce la formarea unor valuri rezonante uriașe - tsunami cu forță distructivă foarte mare.
Rezonanța poate provoca, de asemenea, distrugerea podului. Există o versiune conform căreia unul dintre podurile de lemn din Sankt Petersburg (acum este de piatră) a fost de fapt distrus de o unitate militară. După cum relatează ziarele vremii, unitatea călărea pe cai, care trebuiau ulterior scoși din apă. Desigur, caii gardienilor s-au deplasat în formație, și nu la întâmplare. Un alt pod, Tacoma Bridge, a fost un pod suspendat peste Tacoma Narrows din Statele Unite și a fost distrus la 7 noiembrie 1940. Cauza prăbușirii travei centrale a fost vântul cu o viteză de aproximativ 65 km/h.
În timpul nostru, vibrațiile rezonante cauzate de vânt aproape au provocat prăbușirea podului Volgograd, numit acum neoficial „Podul dansant”. Pe 20 mai 2010, vântul și valurile l-au zguduit în așa măsură încât a trebuit să fie închis. În același timp, s-a auzit un zgomot asurzitor de măcinare al structurilor metalice de mai multe tone. Timp de o oră, suprafața drumului podului de peste Volga arăta ca o foaie de hârtie care sufla în vânt. Valurile de beton, conform martorilor oculari, aveau aproximativ un metru înălțime. Când podul „a dansat”, câteva zeci de mașini treceau peste el. Din fericire, podul a stat și nimeni nu a fost rănit.
Astfel, rezonanța este un instrument foarte eficient pentru rezolvarea multor probleme practice, dar în același timp poate provoca distrugeri grave, vătămare a sănătății și alte consecințe negative.
Matveeva E.V., profesor de fizică
Școala GBOU nr. 2095 „Cartierul Pokrovsky”
Cu fiecare efort mic pe care îl faci pe calea de a te apropia de Divin, Zeitatea face un efort mult mai mare pentru a se apropia de tine.
HA. Livraga
Rezonanța este ca un aisberg. În general, reprezintă o lege universală (de exemplu, Tesla a considerat legea rezonanței drept cea mai generală lege naturală). Dar doar o mică parte din ea este deschisă pentru ochii noștri. Aceasta include aproape întreaga gamă de asociații asociate cu cuvântul „rezonanță”. Acestea sunt pendule pe un fir comun și vase care zdrăngănește în dulap ca răspuns la un tramvai care trecea de-a lungul străzii și leagănele balansate și podul din Sankt Petersburg, care s-a prăbușit din marșul unei companii de soldați care trecea peste el și generare laser etc.
Ce ascunde adâncurile și cum putem afla despre asta? În primul rând, puteți aștepta până când, prin eforturile științei, o bucată din partea subacvatică apare deasupra suprafeței. Această metodă funcționează deoarece, în ciuda eforturilor cercetătorilor neobosite, rezonanța aisbergului plutește de fapt la suprafață. Și în fiecare zi ne deschide din ce în ce mai multe fațete noi. Aceasta include imagistica prin rezonanță magnetică - „laureat Nobel” în 2003 și biorezonanța cu numeroase domenii ale aplicației sale practice (homeopatie, acupunctură, diagnostic Voll și Kirlian etc.) și multe altele. În al doilea rând, puteți să aruncați o privire asupra părții subacvatice a aisbergului, scufundându-vă în adâncurile unui fenomen din exterior sau din interiorul vostru. Dar când ieșim la suprafață, ne confruntăm cu dificultatea inevitabil de a descrie celorlalți ceea ce am experimentat în mod adecvat și înțeles. Și apoi fie păstrăm experiența noastră pentru noi înșine, fie încercăm să o traducem într-un limbaj universal - un limbaj figurativ, simbolic al legendelor, miturii și pildelor, sau limbajul științei. În ambele cazuri, facem o paralelă cu ceea ce este deja cunoscut, acceptat și înțeles, solicitând ajutor un instrument eficient de gândire - principiul analogiilor. De exemplu, într-o situație în care ne înțelegem fără cuvinte, când simțim gândurile și sentimentele unui prieten, indiferent de distanța și timpul care ne despart, putem spune: suntem pe aceeași lungime de undă, suntem în rezonanță. Și principiul analogiilor este, de asemenea, rezonanță - acord, consonanță, corespondență de principii și legi aplicabile multor planuri de manifestare a vieții: „Ca sus, așa dedesubt, ca dedesubt, așa de sus”.
Richard Gerber numește rezonanța „cheia pentru înțelegerea și controlul oricărui sistem, care va deschide ușa către lumea invizibilă a proceselor vieții”. Ce este o cheie? Acesta este ceea ce dezvăluie sensul a ceea ce se întâmplă în exterior și în interiorul nostru. Acesta este ceea ce ajută la abordarea studiului necunoscutului nu numai cu întrebări despre ce și cum se întâmplă, ci și de ce și de ce. Poate că există un motiv să ne uităm la fizica rezonanței în speranța de a găsi o astfel de cheie în ea (oare din întâmplare cuvântul „rațiune” înseamnă „argument rezonabil”, „sens”)? Cheia pentru înțelegerea și gestionarea nu orice sistem. Cheia pentru a te înțelege și a te gestiona. Deci, într-o călătorie bună pentru a explora partea subacvatică a rezonanței aisbergului și, în același timp, pe noi înșine. La urma urmei, o persoană este ca un aisberg. Și tot ceea ce știm despre noi înșine este doar o mică parte din adevărata noastră natură (oamenii de știință, de exemplu, cred că în viața noastră de zi cu zi folosim doar 4% din capacitățile creierului nostru).
„Cunoaște-te pe tine însuți și vei cunoaște Universul și zeii.”
Rezonanță: ce, cum și de ce
Toate conexiunile dintre fenomene se stabilesc exclusiv prin diferite tipuri de rezonanțe simple și complexe - vibrații coordonate ale sistemelor fizice.
N. Tesla
Rezonanța (din latinescul resono - „sun ca răspuns, răspund”) este:
1) creștere bruscă:
amplitudini ale vibrațiilor mecanice (sunete) sub influența influențelor externe, când frecvența vibrațiilor naturale ale sistemului coincide cu frecvența vibrațiilor influenței externe - rezonanță mecanică (acustică);
puterea curentului în circuit atunci când frecvența influenței externe se apropie de frecvența naturală a oscilațiilor circuitului - rezonanță electrică;
numărul de fotoni absorbiți de sistem, determinând tranziții cuantice la un nivel energetic superior, când energia fotonului coincide cu diferența de energii a două niveluri energetice - rezonanța cuantică;
Condiții de rezonanță
Condiția unu: „nu suntem singuri”. O persoană, indiferent dacă vrea sau nu, nu există niciodată singură, nu trăiește niciodată izolat. O persoană interacționează continuu cu o gamă largă de tot felul de creaturi și fenomene care o afectează. Când devine o astfel de interacțiune rezonanță?
Condiția a doua: sensul cuvântului „rezonanță” ne spune acest lucru. Rezonanța se observă doar atunci când ceva din noi corespunde, se armonizează, este de acord cu influența din exterior și îi răspunde, atunci când această influență are de care să se agațe. Aceasta înseamnă că natura noastră interioară este similară cu natura care ne înconjoară - „omul este un microcosmos al Macrocosmosului”. Pe ce se bazează această similitudine, ce interacționează în interiorul nostru și în afara noastră?
Condiția a treia: „nu există odihnă, totul se mișcă, se rotește.” Tot ceea ce este în interiorul și în exteriorul nostru este pătruns de diverse vibrații - mecanice, acustice, electromagnetice etc. Chiar și în cel mai simplu organism unicelular, vibrațiile apar la nivel subatomic, atomic, molecular, subcelular și celular. Și corpurile noastre sunt cu adevărat ansambluri pe mai multe niveluri de particule vibrante, de la atomi la organe și țesuturi. De exemplu, moleculele de ADN și membranele celulare pot vibra în intervalul de frecvență a undelor radio. De asemenea, organele vibrează la o frecvență caracteristică majorității oamenilor (inima și mușchii organelor interne - 7 Hz; modul alfa al funcției creierului - 4-6 Hz, modul beta - 20-30 Hz). Și ceea ce percepem din exterior cu ajutorul simțurilor noastre (auz - vibrații ale aerului, vedere - vibrații electromagnetice în domeniul vizibil, atingere - vibrații mecanice și termice etc.), și ceea ce emitem în exterior (gânduri, emoții, cuvinte). , acțiuni) - toate sunt vibrații, care variază ca caracter și intensitate. Percepem natura vibrațională a unui leagăn sau a unei coarde care sună direct; lumină și căldură - folosind dispozitive speciale; și nu percepem deloc gândurile și emoțiile, deoarece viteza vibrațiilor lor depășește capacitatea de percepție a simțurilor noastre.
Din a treia condiție este ușor de abordat sensul rezonanței ca lege a unificării armonioase, nașterea Întregului. O persoană este un sistem complex, format dintr-un număr astronomic de părți, mari și mici, care vibrează cu o perioadă de la fracțiuni de secundă (oscilații moleculare, fluxuri de ioni etc.) până la câțiva ani (hormonal). Dar, în ciuda unei asemenea abundențe de părți componente, datorită sincronizării lor rezonante, corpul nostru este un întreg unic. Omul în ansamblu face parte dintr-un Întreg mai global - natură, societate, umanitate. Și interacționează atât cu Întregul însuși, cât și cu celelalte părți ale sale complete. Această interacțiune este cu atât mai reușită, cu atât activitatea umană este mai în armonie, în conformitate cu legile existenței întregului. Nu putem să nu facem parte din întreg. Putem deveni o parte inarmonică a ei, opunându-ne celorlalți, ca o celulă canceroasă, dar această opoziție ne va afecta în cele din urmă pe noi, sănătatea noastră pe toate planurile (chiar și o celulă canceroasă, ucigând corpul, se lipsește de viitor) . La urma urmei, sănătatea este armonie, acord, corespondență între exterior și interior, întreg și partea lui. În limba rusă modernă, cuvântul „întreg” înseamnă „unul din care nimic nu este scăzut sau separat”, dar inițial acest cuvânt însemna „sănătos”.
Frecvențele undelor E/m:
102-108 Hz - unde radio (20-2x104 Hz - sunet audibil)
109-1011 Hz - unde radio cu microunde
1013-1014 Hz - lumină infraroșie (căldură)
1015 Hz - lumină vizibilă
1015-1016 Hz - lumină ultravioletă
1017-1020 Hz - radiații cu raze X
1020-1022 Hz - radiații gama
Unificarea rezonantă a părților într-un singur întreg are loc după principiul „energiei minime”: fiecare dintre participanții la o cauză comună care sunt în rezonanță (fie că este vorba de penduluri pe un fir comun, organe din corp sau oameni uniți de bine. voință și un scop nobil) necesită mai puțină energie decât dacă este operată separat. Acest lucru nu înseamnă că fiecare piesă funcționează la jumătate din capacitate. Aceasta înseamnă că un grup de oameni, care lucrează cu dăruire deplină, este capabil să facă ceva ce fiecare individ nu ar îndrăzni niciodată să facă. Aceasta înseamnă că proprietățile întregului sunt calitativ superioare simplei sume a proprietăților părților sale constitutive.
Rezonanța servește ca un indicator al proprietăților inerente obiectului și vă permite să identificați chiar și vibrațiile foarte slabe. De exemplu, dacă două instrumente muzicale sunt acordate în același mod și începeți să cântați unul dintre ele, va suna și celălalt. Metodele de rezonanță pentru studierea substanțelor și proceselor care apar într-un organism viu se bazează pe această proprietate. De aici rezultă o concluzie importantă: folosind rezonanța, este posibil să identificăm și să îmbunătățim doar acele proprietăți ale unui obiect care există deja în el. În același timp, efectele nu trebuie să fie intense sau puternice din punct de vedere energetic. Mai ales în stadiul în care obiectul este deosebit de susceptibil la acestea. Astfel, cuvântul potrivit rostit la momentul potrivit poate crea un miracol. Și multe puncte de cotitură fatidice din viața noastră sunt consecințele acestui tip de rezonanță.
Rezonanța este cheia pentru a te înțelege și a te gestiona
Ca atrage ca.Sau: oricine te înțelegi, asta vrei.
O persoană este influențată simultan de „mediul extern” și îl influențează ea însăși. O persoană, pe de o parte, este un sistem în care rezonanța poate fi excitată; pe de altă parte, este capabilă să acționeze ca o forță externă care provoacă rezonanță în alții. Se întâmplă toate acestea de la sine, fără control conștient din partea persoanei? Parțial da. Acest lucru este valabil mai ales pentru o gamă largă interacțiuni electromagnetice persoană și spațiul înconjurător. Dar cu gândurile, emoțiile și exprimarea lor verbală, situația este diferită. Nu este greu să recunoști că o persoană este responsabilă pentru acțiunile sale. Dar, potrivit karmei, care nu doarme, „acțiunile” ar trebui să includă nu numai acțiuni fizice, ci și cuvinte, emoții și gânduri. Desigur, nu putem fi responsabili pentru acțiunile tuturor celor care ne influențează! Dar aceste influențe dau naștere la un răspuns în noi (traducerea literală a cuvântului „rezonanță”), propria noastră reacție, care, manifestându-se în exterior, devine o „acțiune” pentru consecințele căreia suntem deja responsabili. Se dovedește a fi o „reacție în lanț”: impact - răspuns = impact - răspuns = impact... În caz contrar, aceasta poate fi numită un lanț de acțiuni și reacții, cauze și consecințe. Uneori, un astfel de lanț devine o ilustrare vie a principiului „ceea ce se întâlnește vine în jur”. De exemplu: vecinul șef l-a certat pe tata; tata și-a „împărtășit” iritația cu mama; Mama și-a bătut neplăcut fiul; fiul a lovit câinele. Și câinele, ieșind la plimbare, s-a mușcat... un vecin! Din fericire, există și „curse de ștafetă” de bucurie, bunătate și recunoștință... Care răspuns îi vom da undă verde și pe care îl vom păstra pentru noi înșine (sau nu îl vom genera deloc), depinde doar de noi. Și în mod ideal, „ura nu este învinsă de ură, ci de iubire” (Buddha).
Responsabilitatea nu este un lucru ușor. Este mult mai plăcut să cauți cauza necazurilor tale afară și să te consideri o victimă nevinovată a influenței rele a cuiva. Dar legea rezonanței este inexorabilă: orice impact dezvăluie doar ceea ce este ascuns în noi. „Problemele” nu sunt exterioare, sunt în interiorul nostru. De exemplu, o persoană se îmbolnăvește. De ce? Pentru că a fost atacat de „dușmani” - viruși, microbi, alergeni, agenți cancerigeni etc.? Tacticile pentru prevenirea și tratarea bolii cu această abordare sunt evidente: trebuie să vă apărați împotriva inamicului cu toate puterile și, dacă a pătruns, atunci să-l distrugeți imediat. Dar este această abordare întotdeauna justificată? Există o alternativă? Există, și se întoarce din timpuri străvechi. Esența sa este că toți „dușmanii” externi sunt capabili să-i lovească doar pe cei care sunt deja gata să se îmbolnăvească. Care înseamnă Motivul principal bolile sunt în persoana însăși. „Dacă vibrațiile unui spirit rău, agentul cauzator al unei boli și ale unei persoane coincid, persoana se îmbolnăvește” (Ayurveda). Și pentru a se recupera, eforturile unei persoane de a înțelege această cauză și de a se schimba pe sine și ajutorul medical din exterior trebuie să se întâlnească la jumătatea drumului.
Rezonanța internă și externă stă la baza percepției informațiilor, a explorării necunoscutului, a descoperirilor și a intuițiilor. Misterul cunoașterii nu se întâmplă în vid. Ideile sunt în aer, dar numai cei care sunt acordati pentru a le percepe le pot prinde. Descoperirea unui secret este Răspunsul cunoașterii la Apelul eforturilor cercetătorului. Marile descoperiri sunt făcute de câțiva, mici descoperiri ne însoțesc pe fiecare dintre noi. Și ele sunt întotdeauna precedate de o căutare, noi cunoștințe vin mereu pe pământul fertil, fertilizat cu cunoștințe deja acceptate și aplicate de noi. Nu fără motiv ei spun că orice informație nouă ar trebui să conțină o cotă (30-50%) din ceea ce este cunoscut. Abia atunci va fi înțeleasă. La urma urmei, rezonanța cu cunoscutul sporește capacitatea de a percepe noul.
Legea „asemenea atrage asemenea” este valabilă și în sfera relațiilor. De exemplu, dacă ceva ne irită în cineva, acesta este un semn sigur că purtăm această calitate în noi. Și putem îndrepta toată acea energie a indignării pe care suntem obișnuiți să o revărsăm asupra infractorului spre căutarea calității potrivite și depășirea ei. Prin urmare, unul dintre criteriile pentru puritatea morală a unei persoane este bunătatea și toleranța sa față de ceilalți.
Există perioade în viață când o persoană nu găsește un limbaj comun cu nimeni și nu se poate încadra în niciun grup. În același timp, fie așteaptă pasiv ca alții să facă pași către el, fie invadează agresiv teritoriul altcuiva. Să ne imaginăm o orchestră consacrată și un muzician al cărui instrument este dezacordat. Iar muzicianul fie așteaptă ca instrumentul să se acorde singur, fie nu vrea să schimbe nimic, crezând că instrumentul său este singurul care este acordat corect. Este clar că rolul acestui muzician va fi în disonanță clară cu sunetul general al orchestrei și dirijorul va fi obligat să ia măsuri. Ce va face muzicianul? Își va confirma opoziția față de lumea ostilă sau... își va acorda instrumentul la unison cu orchestra?
Gândurile și sentimentele unei persoane sunt ca un instrument. Cum se configurează? Să găsim un astfel de „instrument”, a cărui armonie a sunetului nu avem nicio îndoială, a cărui muzică a vieții trezește în noi dorința de a-l urma. Aceasta ar putea fi o persoană reală sau un erou din filme, romane, legende și mituri. Și dacă exemplul lui rezonează în noi, înseamnă că în sufletul nostru există cel puțin o coardă acordată la unison cu sufletul eroului. „Abilitatea de a admira înseamnă abilitatea de a realiza, iar iubirea și respectul pentru marile înseamnă că o persoană este capabilă să crească până la ei” (A. Besant). Și nu contează dacă această calitate inspiratoare nu s-a manifestat încă pe deplin în noi, dacă sunetul instrumentului nostru este încă departe de a fi ideal. Principalul lucru este că vrem să o atingem, că am găsit și am auzit în noi înșine coarda de-a lungul căreia treptat, efort cu efort, ne vom acorda instrumentul. Iar sunetul său din ce în ce mai armonios va atinge corzile corespunzătoare din sufletele altor oameni.
O persoană, pas cu pas, pas cu pas cunoscându-se pe sine, se îndreaptă către propriul destin, învață să răspundă Chemării lui și devine Chemare pentru alții. Orice efort, fiecare victorie asupra sinelui, fiecare pas drept pe această cale apropie Întâlnirea-Rezonanța unei persoane și Destinația sa. Rezonanța, care oferă șansa de a vedea următorul pas, precum și bucurie și putere pentru a-l atinge. „Fiecare pas pe care îl faci de-a lungul drumului face orizontul pe care urmează să îl faci cu un pas mai departe. Când o taină se deschide înaintea ta, ea poate fi comparată cu puterea unei trambulină, aruncându-te la un alt sacrament, chiar mai înalt și mai ascuns... și tot așa mai departe” (H.A. Livraga).
Natura diapazonului standard
(conform lui B.V. Gladkov)
Angajamentul uimitor al muzicienilor față de un semnal sonor a cărui frecvență de vibrație a tonului fundamental este egală cu 440 Hz (sau aproape de acesta) a fost urmărită de mult timp. Acest semnal a fost ridicat la rangul de diapazon standard internațional, destinat acordării tuturor instrumentelor muzicale. Diapazonului standard i se atribuie valoarea notei „A” în prima octava a scalei muzicale. Deci de ce acest sunet și nu oricare altul?
„Există o legendă că în vremurile străvechi, în apropierea orașului egiptean antic Teba, în fiecare dimineață în zori, acest sunet era scos de o statuie uriașă, cunoscută sub numele de colosul lui Memnon, iar muzicienii tebani veneau la el pentru a-și acorda instrumentele. Colosul din Memnon a încetat să sune la începutul erei noastre, iar acum este imposibil să verificăm adevărul legendei” (G.E. Shilov).
Pe de altă parte, relativ recent s-a constatat că primul strigăt al unui nou-născut, care anunță o schimbare a „locului de reședință”, s-a dovedit a fi aproape același ca înălțime (sau frecvența semnalului sonor) la toți indivizii, indiferent de de gen și rasă. Cu o răspândire de aproximativ -3%, valoarea semnalului pe scara de frecvență corespunde la 440 Hz (nota A). În special, foniatrul bulgar Ivan Maksimov scrie despre acest lucru. Probabil, acest sunet a început să joace rolul unui sunet de referință, deoarece corespunde primului strigăt al unui nou-născut. Dar atunci rămâne întrebarea: de ce un nou-născut scoate acest sunet special? Și are vreo bază legenda Colosului din Memnon?
Există un fapt binecunoscut în muzica clasică indiană: dacă așezi un sitar într-o cameră goală din colț și un sitarist priceput cântă vizavi, celălalt sitar va începe să vibreze la aceeași frecvență ca primul, repetând melodie. Dar asta se întâmplă doar dacă muzicianul este unul de înaltă clasă. Un cântăreț cu puterea vocii poate sparge un pahar în bucăți, cu condiția ca nota luată să se potrivească exact cu caracteristicile de frecvență ale acestui pahar.
IN SI. Cherepanov. Metode de rezonanță pentru studiul materiei
O persoană este în rezonanță cu Pământul: ritmul cardiac este în medie de 70 de bătăi pe minut - 7 Hz (1 Hz - 1 vibrație pe secundă). Frecvența „pulsului” Pământului este de aproximativ 7,5 Hz (conform lui N. Tesla).
Metodele de rezonanță pentru studierea substanțelor sunt cele mai sensibile și precise. Au găsit o largă aplicație în fizică, chimie, biologie și medicină. Fiecare substanță are propriul spectru de frecvență sau de energie caracteristic doar ei. Acest set de frecvențe servește drept cartea de vizită a unei substanțe, prin studierea pe care o poate recunoaște compoziție chimică, structura, simetria, natura interacțiunilor interne (electrice, magnetice etc.) dintre unitățile structurale ale unei substanțe și celelalte caracteristici ale acesteia.
Teoria rezonanței în chimie, propusă în anii 30. secolul XX L. Pauling, ne permite să judecăm echivalența anumitor legături și elemente structurale din molecule, simetria, stabilitatea și reactivitatea acestora. În cadrul teoriei rezonanței, au fost introduse concepte utilizate pe scară largă precum legăturile cu unul și trei electroni, hibridizarea orbitalilor de legătură, superconjugarea, precum și conceptul naturii parțial ionice a legăturilor covalente dintre diferiți atomi.
Tot ceea ce se întâmplă pe planul materiei este doar o reflectare în materie densă a ceea ce se întâmplă pe planurile superioare și putem găsi întotdeauna sprijin pentru imaginația noastră șchiopătatoare studiind dezvoltarea pe planul fizic.
A. Besant
25. Vibrații forțate. Fenomenul rezonanței. Curbele de rezonanță.
Vibrații forțate- vibratii care apar sub influenta fortelor externe care se modifica in timp.
Autooscilațiile diferă de oscilațiile forțate prin aceea că acestea din urmă sunt cauzate de periodic influența externă și apar cu frecvența acestei influențe, în timp ce apariția auto-oscilațiilor și frecvența lor sunt determinate de proprietățile interne ale sistemului auto-oscilant în sine.
A doua lege a lui Newton pentru un astfel de oscilator se va scrie sub forma: . Dacă introducem notația: și înlocuim accelerația cu derivata a doua a coordonatei în raport cu timpul, obținem următoarea ecuație diferențială:
Soluția acestei ecuații va fi suma soluției generale a ecuației omogene și a soluției particulare a celei neomogene. Soluția generală a ecuației omogene a fost deja obținută aici și are forma:
Unde A,φ sunt constante arbitrare care sunt determinate din condițiile inițiale.
Să găsim o soluție anume. Pentru a face acest lucru, înlocuim o soluție de forma: în ecuație și obținem valoarea constantei:
Apoi soluția finală va fi scrisă astfel:
Motivì ns(fr. rezonanţă, din lat. resono- răspund) este fenomenul de creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor forțate, care apare atunci când frecvența influenței externe se apropie de anumite valori (frecvențe de rezonanță) determinate de proprietățile sistemului.
O creștere a amplitudinii este doar o consecință a rezonanței, iar motivul este coincidența frecvenței externe (excitante) cu frecvența internă (naturală) a sistemului oscilator. Folosind fenomenul de rezonanță, chiar și oscilațiile periodice foarte slabe pot fi izolate și/sau amplificate. Rezonanța este fenomenul prin care, la o anumită frecvență a forței motrice, sistemul oscilator este deosebit de sensibil la acțiunea acestei forțe.
Sistemul de rezonanță mecanică cel mai familiar pentru majoritatea oamenilor este un leagăn obișnuit. Dacă împingeți leagănul în funcție de frecvența sa de rezonanță, intervalul de mișcare va crește, altfel mișcarea se va estompa. Frecvența de rezonanță a unui astfel de pendul poate fi găsită cu suficientă precizie în intervalul de deplasări mici din starea de echilibru folosind formula:
Unde g este accelerația datorată gravitației (9,8 m/s² pentru suprafața Pământului) și L- lungimea de la punctul de suspendare al pendulului până la centrul său de masă
Fenomenele de rezonanță pot provoca daune ireversibile în diferite sisteme mecanice, cum ar fi podurile proiectate necorespunzător. Astfel, în 1905, Podul Egiptean din Sankt Petersburg s-a prăbușit în timp ce o escadrilă de cai trecea peste el, iar în 1940, Podul Tacoma din SUA s-a prăbușit. Pentru a preveni astfel de daune, există o regulă care obligă formarea soldaților să rupă pasul la trecerea podurilor.
R 
curba rezonantă a unui circuit oscilant Curba de rezonanță a circuitului oscilator: w0 - frecvența oscilațiilor naturale; W este frecvența oscilațiilor forțate; DW este o bandă de frecvență apropiată de w0, la limitele căreia amplitudinea oscilației este V = 0,7 Vmakc. Linia punctată este curba de rezonanță a două circuite conectate.
26. Concepte de bază și puncte de plecare ale termodinamicii. Procese reversibile și ireversibile. Procese circulare (cicluri).
Termodinamica- o ramură a fizicii care studiază relațiile și transformările căldurii și ale altor forme de energie
Lista principiilor termodinamicii
Prima lege a termodinamicii este legea conservării energiei, așa cum este aplicată sistemelor termodinamice (cantitatea de căldură primită de sistem merge să-și schimbe energia internă și să lucreze împotriva forțelor externe).
Δ U = Q − A
A doua lege a termodinamicii impune restricții asupra direcției proceselor termodinamice, interzicând transferul spontan de căldură de la corpurile mai puțin încălzite la cele mai încălzite. De asemenea, formulată ca legea creșterii entropiei. dS≥0 ( Inegalitatea Clausius)
A treia lege a termodinamicii spune cum se comportă entropia lângă temperaturile zero absolut. 
Proces reversibil(adică echilibru) - un proces termodinamic care poate avea loc atât în direcția înainte, cât și în sens invers, trecând prin aceleași stări intermediare, iar sistemul revine la starea inițială fără consum de energie și în mediu inconjurator nu rămân modificări macroscopice.
Un proces reversibil poate fi făcut să curgă în direcția opusă în orice moment prin schimbarea oricărei variabile independente cu o cantitate infinitezimală.
Procesele reversibile produc cea mai mare muncă. În general, este imposibil să obțineți mai multă muncă din sistem. Acest lucru conferă proceselor reversibile importanță teoretică. În practică, un proces reversibil nu poate fi realizat. Curge infinit lent și nu poți decât să te apropii de el.
Ireversibil este un proces care nu poate fi efectuat în sens invers prin toate aceleași stări intermediare. Toate procesele reale sunt ireversibile. Exemple de procese ireversibile: difuzie, conductivitate termică etc.
Termodineì qi logicì kly- procese circulare in termodinamica, adica procese in care parametrii initiali si finali care determina starea fluidului de lucru (presiunea, volumul, temperatura, entropia) coincid.
Ciclurile termodinamice sunt modele ale proceselor care au loc în motoarele termice reale pentru a converti căldura în lucru mecanic. Singurul ciclu reversibil pentru o mașină în care transferul de căldură are loc doar între fluidul de lucru, încălzitor și frigider este ciclul Carnot. Există și alte cicluri (de exemplu, ciclurile Stirling și Ericsson), în care reversibilitatea se realizează prin introducerea unui rezervor suplimentar de căldură - un regenerator