Ерёмин Алёксандр Малолётко Николай Пётров Ёгор МОУ СОШ «Наша школа» г. Томск

Резонанс резкое возрастание амплитуды колебаний при совпадении частот вынуждающей силы и собственных колебаний системы.

Резонанс может возникнуть в системе, в которой существуют вынужденные колебания. Чем больше в системе трения, тем менее ярко выражен резонанс. Резонанс может быть полезен и вредным.

Это может иметь катастрофические последствия Так, в 1940 г. рухнул раскаченный ветром мост Такома- Нэрроуз в штате Вашингтон (США) – колебания моста приобрели гигантский размах. Колебательные процессы имеют и полезное применение. Примеры тому – пневматический отбойный молоток или часы.

Полезный резонанс Прибегают к резонансу и в обыденной жизни: выталкивая автомобиль из ямы, его раскачивают взад- вперёд. Без чрезмерных усилий можно увеличить амплитуду колебаний настолько, что машина выкатится на ровное место. Использование резонанса – раскачивание качелей, машины для утрамбовки бетона, частотомеры.

Бороться с резонансом можно увеличением силы трения в системе, добиваться несовпа- дения частоты колебаний сис- темы с частотой вынуждающей силы, поэтому, например, на мостах поезда движутся с оп- ределенной скоростью, солдаты идут не в ногу.

Амплитуда при резонансе: А=F max /μω с, где F max – амплитудное значение внешней силы μ – коэффициент трения ω с – циклическая частота собственных колебаний системы

Акустический резонанс Звуковые колебания, которые переносятся звуковой волной, могут служить периодически возникающей вынуждающей силой для колеба- тельных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, то есть заставлять их звучать. Такое явление носит название акустический резонанс.

Например, камертон (устройство для получения чистого тона, то есть звука только одной частоты) сам по себе дает очень слабый звук, потому что площадь колеблющихся поверхностей ветвей камертона, соприкасающейся с воздухом, мала, и в колебательное движение приходит слишком мало частиц воздуха. Поэтому камертон обычно укрепляют на деревянном ящике, подобранном таким образом, чтобы частота его собственных колебаний была равна частоте звука, создаваемого камертоном.

Благодаря возникающему при этом резонансу стенки ящика начинают колебаться с частотой колебания камертона. Эти колебания имеют большую амплитуду (так как возникает резонанс), а площадь ящика значительно превосходит площадь колеблющихся поверхностей ветвей камертона, поэтому звук получается значительно более громким.

Такой ящик так и называют – резонатор. Пример – дека гитара. Без нее, от одних только струн, звуки были бы почти не слышны. Полость рта человека – тоже резонатор для голосовых связок.

Голосовой аппарат человека Голосовой аппарат человека состоит из легких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости. Ротовая и носовая полости играют роль резонаторов. Изменяя форму этих полостей путем соответствующего расположения языка, зубов и губ, мы можем усиливать по желанию отдельные тоны звуковой волны, идущей из голосовой щели, и произносить тот или иной звук. Голосовые связки с различно установленными резонансными полостями рта и глотки наиболее сильно колеблются при произношении гласных звуков. При образовании согласных звуков мягкое нёбо, кончик языка и губы приходят в самостоятельные колебания на различных участках. Эти колебания или сами по себе, или в соединении со смесью звуков, производимых голосовыми связками, образуют согласные звуки человеческой речи 1.

В аэродинамике известно явление, называемое фляттером и представляющее собой вредные колебания крыла в полете. У скоростных самолетов эти колебания, происходящие с большой амплитудой, могут привести к поломке крыльев. Долго не могли найти средства гашения этих колебаний. Один из найденных впоследствии методов устранения фляттера оказался очень простым. У передней кромки на конце каждого крыла делалось утяжеление оно гасило вредные колебания. Природа в течение веков также выработала средство борьбы с фляттером. Особенно четко оно выражено у стрекоз. На каждом крыле в вершинной его части у переднего края имеется темное хитиновое утолщение. Удаление его не лишает стрекозу возможности летать, но нарушает правильность колебаний крыла, стрекоза начинает как бы порхать. Опыты показали, что эти утолщения регулируют колебания крыла, избавляют его от вредных колебаний типа фляттера. Фляттер