Resonantsi nähtust täheldatakse mehaanilistes võnkesüsteemides, mis on perioodiliselt allutatud välisjõududele. Need jõud annavad võnkesüsteemile üle osa energiast, mis muutub liikumisenergiaks, s.t. süsteem kõigub ja võnkeamplituud suureneb ja muutub maksimaalseks, kui võnkesüsteemile mõjub välisjõud sama sagedusega kui süsteemi enda võnkesagedus - see on RESONANTS.

Rippsildadel on mitmeid vaieldamatuid eeliseid võrreldes teist tüüpi sillakonstruktsioonidega. Siiski on pikka aega täheldatud, et rippsillad on tugeva tuule korral väga ebausaldusväärsed. Üks suuremaid katastroofe sillaehituse ajaloos oli Tacoma jõe (USA) ületava silla kokkuvarisemine 7. novembril 1940. aastal. Selle silla ehitus lõpetati 1940. aasta suvel. Maailma pikkuselt kolmanda sildeulatus oli 854 meetrit. Suurt liiklust ei oodatud ja sild ehitati väga kitsaks - 11,9m lai. Sõidutee oli ette nähtud 2-realistele autodele. Teepõhi riputati kahele terastrosile, mille kaldenurk oli 70,7 m.
Vahetult pärast ehitamist avastati silla suur tundlikkus tuule mõjule, silla võnkumiste amplituudid (siled) ulatusid 1,5 m-ni Neid suuri võnkumisi üritati mitmel korral kõrvaldada lisaühenduste sisseviimise ja hüdrosiibrite paigaldamisega. (amortisaatorid) püloonidel; nii nimetatakse rippsildades pea(kandvaid) trosse toetavaid sammasid. Kuid see ei hoidnud ära katastroofi.
7. novembril alates kella 8st hommikul täheldati mitte väga tugevaid vertikaalseid multinodaalseid (mitme laine kujul) paindevõnkumisi sagedusega 0,8 Hz. Tähelepanuväärne on see, et tuule kiirus ei olnud väga suur, umbes 17 m/s, samas kui enne seda oli juhtumeid, kus sild pidas vastu ka tugevamale tuulele. Umbes kella 10 ajal tõusis tuule kiirus veidi (kuni 18,7 m/s) ja ilmnesid ühesõlmelised (ühe laine kujul) palju madalama sagedusega (0,2 Hz) ja väga suurte amplituudidega painde-torsioonvõnkumised. asutatud. Kui keerd saavutas maksimumi, kaldus sõidutee 45° nurga all horisondi poole. Tõsine muutus võnkesageduses toimus ilmselt mõne olulise lüli katkemise tõttu konstruktsioonis. Sild pidas neile vibratsioonidele vastu umbes tund aega, misjärel purunes suur osa sõiduteest ja kukkus vette. Kogu protsess filmiti, mis oli väärtuslik materjal kokkuvarisemise põhjuste uurimiseks.
Katastroof on äratanud tohutut uurimistöö tähelepanu. Juba kaks nädalat pärast sündmust andis kuulus mehaanik T. von Karman selgituse katastroofi põhjuste kohta ja näitas isegi tuule kiirust, mille juures see juhtuda võis. Purustus toimus tuule kiirusel umbes 18-19 m/s ja T. von Karman arvutas 22,2 m/s. Nii et isegi seda võib nimetada mehaaniku eduks.
Milliseid järeldusi mehaanikud sellest tegid? Nüüd on üle Tacoma jõe ehitatud veel üks sild. Selle laiust on suurendatud üle 1,5 korra ja see on 18 m, muudetud on ka sõidutee lõiku. Lisaks asendatakse massiivsed talad läbivate sõrestikega, mis vähendab oluliselt tuule survejõudu. Kaasaegsed rippsillad on kerged konstruktsioonid, mis riputatakse terastrossidest, mida nimetatakse vantideks. Need peavad vastu tugevale tuulele ja muudele koormustele ning on juba aastaid normaalselt toiminud. On teada, et selliseid katastroofe, nagu juhtus Tacoma sillaga, siin juhtuda ei saa. Mehaanikud said aru, mis võib juhtuda ja kuidas seda ära hoida.
Resonants võib tekkida siis, kui silla peab ületama suur mass, näiteks formeeringus olev sõdur, kes jälitab sammu, samal ajal kui kõlab käsk - pange marss kõrvale, inimesed ületavad silda nagu tavalised jalakäijad ... Pöörlevate osadega tööpingid paigaldatakse massiivsetele vundamentidele, et masina õõtsumisel (mida ei saa vältida) ei tekiks vundamendil resonantsnähtust ja see ei variseks kokku.
Resonantsi fenomen on raadiotelefonside, telekommunikatsiooni alus.

Igal pool ja iga päev saadavad meid meie elus võnkesüsteemid.
Esimene mulje elus on kiiks. Selles sugugi mitte kõige lihtsamas näites võib täheldada võnkeperioodi sõltuvust õõtsuva inimese kaalust, aga ka kiige faasilise liikumise probleemi välise õõtsumisjõuga. Lisaks tutvutakse muusikariistadega, kasutades muusikahelide tekitamiseks nii või teisiti erinevaid võnkesüsteeme. No ja lõpuks kogu meid täielikult omaks võttev elektroonika, mille peamiseks ja hädavajalikuks üksuseks on kvartsresonaator - nii-öelda rafineeritud võnkesüsteem.
Ja samal ajal, kui palju me sellest aru saame ...
Kõige selgema võnkesüsteemi määratluse andis Lord Kelvin, kui ta avastas 1878. aastal elektrilise L-C võnkeahela. Olles avastanud, et võnkeahelale löögi andmisel toimub siinuseline (harmooniline) summutusprotsess, väitis Kelvin, et see on tõend uue, seni tundmatu võnkesüsteemi toimumisest.
Seega võime sõnastada, et võnkesüsteem on seade, millel on mehhanism löögi muundamiseks harmooniliseks summutatud protsessiks.
Huvitav on aga see, et me ei saa seda määratlust rakendada mitte kõikidele teadaolevatele ja kasutatavatele võnkesüsteemidele. Seda seetõttu, et nende seadmete puhul, mis on kindlasti võnkesüsteemid (Kelvini definitsiooni järgi), pole löögi sinusoidiks muutmise mehhanism kaugeltki alati teada.
Erinevat tüüpi pendlite, vedrude ja võnkeahelate puhul on uuritud ja käsitletud nende võnkemehhanisme. Siiski on olemas võnkesüsteeme, mille mehhanism on vaatamata väga laiale kasutusalale teadmata. Nii et kuni viimase ajani jäi teadmata, kuidas näiteks kvartsresonaatorid võnkesüsteemi rolli mängivad.
Kvartsresonaatori mõju avastati juba 1917. aastal, kuid millegipärast oli neil piinlik selle mõistmatust tunnistada. Selle häbelikkuse tõttu pakuti välja kvartsresonaatori mudel selle ekvivalendi kujul mitme virtuaalse kondensaatori ja induktiivpooli komplektiga. Millegipärast nimetatakse seda tüüpi modelleerimist kvartsresonaatorite teaduslikuks kirjelduseks, seda kõike nimetatakse teooriaks ning sedalaadi teadus- ja õppekirjandus on nähtavalt-nähtamatult olemas.
Selge see, et kvartsresonaatorites ei ole virtuaalseid ega reaalseid kondensaatoreid ja kogu sellel teaduslikul vanapaberil pole nende resonaatoritega mingit pistmist. Fakt on see, et praktikas on kvartsresonaatori sagedus f 0 määrab kvartsplaadi paksus h, ja selle valmistamisel kasutage järgmist empiirilist valemit:

f 0 \u003d k / h, kus (1)

k - tehnoloogiline koefitsient.
Seega ei leia me kogu olemasolevast kvartsresonaatoreid käsitlevast kirjandusest selle empiirilise seose mainimist ega üldse teavet resonaatori omasageduse ja plaadi mõõtmete vahelise seose kohta.
60 aastat pärast kvartsplaatide omaduste avastamist, 1977. aastal, leiti, et resonaatoriteks ei ole mitte ainult kvartsplaadid, vaid ka valdava enamuse tahkete ainete (metallid ja sulamid, klaas, keraamika, kivimid) objektid. Selgus, et nende resonaatorite omasageduste arv on võrdne nende suuruste arvuga. Niisiis, näiteks klaasist valmistatud tahkel kuulil on ainult üks suurus - läbimõõt d, ja vastavalt üks loomulik sagedus f 0 , mille vahelise seose, nagu selgus, määrab seos (1). Paksusega plaat h ja mõõtmed a Ja b, on kolm omasagedust, millest igaüks on seose (1) kaudu seotud vastava suurusega.
Eespool loetletud objektide resonantsomaduste olemasolu ilmneb väga lihtsalt ja isegi mitmel viisil. Kaevandustingimustes on kihiliste kivimite puhul lihtsaim meetod, et elastsete võnkevälja andur (seismiline vastuvõtja) surutakse vastu uuritavat objekti (katusekividele), millele antakse lühike löök. katuse pind. Reaktsioon löögile näeb välja nagu summutatud harmooniline signaal. Laboratoorsetes tingimustes on see meetod vastuvõetamatu, kuna väikeste proovide jaoks on väga raske saada vajalikke löögiparameetreid. Laboris on osutunud lihtsamaks ultraheliseadmete abil proovi uurimine.
Nagu selgus, ei ole kvartsresonaatori resonantsomadused midagi ainulaadset ja sõltuvad piesoelektrilise efekti olemasolust. Piesoelektrilise efekti olemasolu ainult lihtsustab selle omaduse näitamist ja kasutamist. Seega saab piesokeraamilise ketta resonantsomadusi uurides kuumutada seda katse käigus Curie punkti ületava temperatuurini, mille juures piesoelektriline efekt kaob ning selle resonantsomadused ei muutu kuidagi.
Kui aga kvartsresonaatoreid uurinud teadlastel õnnestus nende resonantsomaduste füüsika otsingutest eemale saada, siis pidin sellega tihedalt tegelema. Fakt on see, et vaatamata tegelikult eksisteerivatele resonantsi ilmingutele, ei tohiks homogeensest materjalist valmistatud plaadil esineda resonantsi omadusi. Sellises plaadis ei tohiks olla mehhanismi löögi muundamiseks harmooniliseks signaaliks.
Ei saa öelda, et see vaatenurk on ekslik, sest on materjale, mille objektid ei ole resonaatorid. Ja tõepoolest, sellistes materjalides nagu pleksiklaas (pleksiklaas) ja mõned teised, see mehhanism puudub. Pleksiklaasist esemed ei ole resonaatorid. Löögi korral pleksiklaasplaadile toimub reaktsioon summutatud lühikeste impulsside jada kujul. See tähendab, et see vastab täielikult tahke kandja üldtunnustatud akustika sätetele.
Samal ajal, nagu selgus (1977. aastal), on kivimikihtidel resonantsomadused ning seose (1) abil osutus võimalikuks kivimassi struktuuri määramine ilma puurimiseta (!) Selge on see, et füüsilist efekti on väga raske kasutada hoolimata asjaolust, et selle olemasolu võimatust pole keeruline tõestada. Lisaks võimaldas selle efekti kasutamine kaevandustes luua meetodi katusekivide kokkuvarisemise ennustamiseks – nähtus, mis põhjustab 50% kaevurite vigastustest kogu maailmas. Kuid nii kahtlasel füüsilisel efektil põhinevat tehnikat oli täiesti võimatu praktikas rakendada.
Kulus 4 aastat, et leida erinevus pleksiklaasi ja nende materjalide vahel, mille objektid on resonaatorid. Ja kuskil 1981. aastal avastati, et seal on erinevus ja see puudutab enamiku tahkete ainete piiritsoonide akustilisi omadusi.
Selgus, et keskkonna pinnalähedaste tsoonide akustilised omadused, objektid, millelt ilmnevad resonaatorite omadused, on sellised, et eesmine levimiskiirus Vfr tavalise sondeerimise ajal on see ebastabiilne ja väheneb, kui esiosa pinnale läheneb.
Joonisel 1 on kujutatud resonaatorplaadi normaalse sondeerimise juhtum 1 paks h. Sõltuvus V fr (x), samuti miinimum- ja maksimumväärtused Vfr ja tsoonide suurused Δ h saadud mõõtmistest, mis on tehtud mitmel samast materjalist, kuid erineva paksusega plaadil. Keskmine kiirus Vfr.kesk- see on väärtus, mis saadakse kiiruse määramisel esimese sisenemise hetkest.
Sarnastes pleksiklaasplaatide uuringutes on kiirus Vfr.kesk plaadi paksuse muutmisel h jääb konstantseks, millest võib järeldada, et pleksiklaasis (mitteresonaatorplaadis) on tsoonid Δh puudu.
Kui kiirgab ketta emitter 1 harmooniline signaal heliseva resonaatorplaadi omasagedusel f 0, see tähendab resonantsil, emf sihtkettal 3 kaob, kuid ilmub sihtkettale 4 . Seda efekti nimetatakse akustilise resonantsabsorptsiooniks (ARA).

Riis. 1

Piesokeraamiline emitteri ketas 2 , kõlav plaat 1 ja piesokeraamilised vastuvõtjakettad 3 Ja 4 on vedelikus (vees või õlis).
Seega resonantsil piesoelektrilise muunduri poolt kiiratav esmane väli orienteerub ümber 1 , ortogonaalses suunas. Välja pöörlemine ortogonaalses suunas toimub pinnalähedaste tsoonide olemasolul Δ h.
Tsoonide olemasolu seos Δ h ja välja pööramine ortogonaalses suunas on üsna lihtne. Fakt on see, et ühegi objekti liikumiskiirus ega ühegi protsessi levimise kiirus ei saa muutuda ilma välise mõjuta. Seetõttu tegelikult tsoonis Δ h ei muuda rinde levimiskiirust Vfr, ja tema x -komponent, mis on võimalik ainult esinemise olemasolul y - komponent. Teisisõnu, vektor jääb suuruselt konstantseks, kuid tsoonides Δ h vektor pöörleb Vfr.
See tähendab, et resonaatorikihi löögi korral muutuvad selle pinnad oma sageduse emitteriteks. f 0 ja harmoonilise emitteri korral muutub resonaatorikiht resonantsil heli läbipaistmatuks. Kuid mõlemal juhul levib elastsete võnkumiste väli mis tahes löögi korral piki resonaatorikihti sagedusega f 0 .
Resonaatorikihi akustilist isoleerimist selle omasagedusel külgnevatest objektidest on kasutatud väga pikka aega. Nii pandi tähele, et kui kõrv maapinnale panna, siis ratsavägi kostab kolossaalsete kauguste tagant. Tegelikult ei kuule seda ratsavägi, vaid kivimikihi-resonaatori loomulikud võnked, mida erutavad hobusekapjad. Mööda resonaatorikihti leviva välja üsna nõrk sumbumine on just selle akustilise isolatsiooni tagajärg külgnevatest kivimitest.
Seismiliste uuringute käigus kivimimassiga kokkupõrke ajal levib tekkiv elastse vibratsiooni väli mööda kivimite aluskihti. See on vastuolus seismilise uurimise põhitõdedega, mille kohaselt löögist tekkiv väli levib igas suunas.
See on väga tõsine hetk seismilise uurimise põhimõtte mõistmiseks. Selgub, et seismogrammidel vastuvõetud signaalid ei tule altpoolt, mitte sügavusest, vaid küljelt, kuna need levivad eranditult MIKKI kihistumist.
Seismiliste signaalide spektraalanalüüsis selgus, et koefitsiendi väärtuse puhul on seos (1) täidetud k lugejas võrdub 2500 m/s. Sel juhul ei ületa kivikihi paksuse määramise viga 10%.
Tuleb eeldada, et protsess on suunatud suunas y suunatud kiirgusega suunas x , on risti. Ja seega võib väita, et oma võnkeprotsessi moodustavad põiklained ja koefitsient k pole midagi muud kui ristlainete kiirus Vsh.
Tegelikult nõuab uute, varem tundmatute võnkesüsteemide avastamine mõtlemise ümberkorraldamist. Kui omal ajal avastati, et Maa on pall, siis selle realiseerimine, aga ka üleminek geotsentrilisest süsteemist heliotsentrilisele, nõudis Maa elanike teadvuse ümberkorraldamist. See ümberkorraldamine kestis aga mitu sajandit, kuna see uus teave ei nõudnud elutingimuste algoritmide erilist muutmist. Nüüd on olukord mõnevõrra erinev.
Tänu sellele, et meie planeet koosneb suures osas kivimikihtidest, selgub, et üldiselt on tegemist võnkesüsteemide kogumiga. Ja see tähendab, et igasugune mõju Maa pinnale peaks tekitama reaktsiooni harmooniliste summutatud protsesside komplekti kujul. Kui löök on vibratsiooniline, on võimalikud resonantsnähtused.
Resonantsnähtuste käsitlemisel on vaja arvesse võtta võnkesüsteemidele iseloomulikku parameetrit - kvaliteeditegurit Q. Kvaliteediteguri määratlus ise sisaldab teavet resonantsi kolossaalsete hävitavate võimaluste kohta. Kvaliteeditegur Q näitab, mitu korda suureneb vibratsiooni amplituud resonantsi korral.
Maa paksuses asuvate geoloogiliste struktuuride poolt rakendatud võnkesüsteemide Q tegelikud väärtused võivad ulatuda mitmesajani. Ja kui sellise kvaliteetse võnkesüsteemi tsoonis on objekt, mis avaldab maapinnale vibratsioonilist (dünaamilist) mõju, siis selle objekti vibratsiooni amplituud suureneb selle võrra mitu korda.
Vibratsiooni tugevuse suurenemisel on aga selgelt määratletud piirangud. Need piirangud on määratud asjaoluga, et teatud vibratsiooni amplituudi korral tekivad elastsed deformatsioonid ja hävimine. Vibratsioonist mõjutatud pinnas võib kokku kukkuda ja see väljendub hetkelise plahvatusliku vajumisega koos lehtri moodustumisega. Pinnase tugevdamisel mitmesuguste raudbetoonkonstruktsioonidega (näiteks raudbetoonist hüdroelektrijaama tamm) ei pruugi naastud, millel generaator tammi külge kinnitatakse, vastu pidada ja puruneda.
Väikeste Q väärtuste korral (näiteks kuni 10) avaldub resonants suurenenud vibratsioonis. See on saatjatele ebameeldiv, see põhjustab erinevat tüüpi tagasilööke ja töömehhanismi tasakaalustamatust, kuid selline madala kvaliteediga resonants ei põhjusta purustamist, kohest hävimist.
Juhul, kui Q on oluliselt suurem piirväärtusest, mille juures vibratsiooni amplituud põhjustab vältimatu hävingu, saab resonants eksisteerida vaid lühikest aega. Niisiis, oletame, et dünamomasina nimivibratsioonisagedusel 50 Hz asub vahetult selle paigalduse all geoloogiline struktuur, mille loomulik sagedus on näiteks 25 Hz kvaliteediteguriga Q=200. Seejärel jääb vibratsioon kogu tavapärase tööperioodi jooksul normaalsesse vahemikku. Oletame aga, et auto tuleb mingil põhjusel peatada ja siis seiskamise käigus on selle pöörlemissagedus mõnda aega resonantsi lähedal, 25 Hz. Resonantstsoonis algab vibratsiooni amplituudi sujuv tõus. Ja siin on küsimus selles, kui kiiresti rootori kiirus läbib resonantstsooni ja kas vibratsiooni amplituudil on aega hävitava väärtuseni tõusta.
Kergesti on näha, et siin võeti näiteks Sayano-Shushenskaya HEJ-s kujunenud olukord. Seal tõusis hüdroagregaatide vibratsioon normaalses töörežiimis vastuvõetamatute väärtusteni. Ja kui peatumisotsus tehti, hakkas kiirus väga aeglaselt vähenema. Selle tulemusena tõusis kvaliteetse resonantsi tsooni läbimisel vibratsiooni amplituud nii palju, et hüdrosõlme kinnitanud naastud ei pidanud vastu. Ja muide, hüdroseadme salvestid näitasid vibratsiooni tõusu 600 korda.
Iseloomulik märk, resonantse hävingu kuulutaja on vibratsiooni kasv.
Esimesed usaldusväärsed tõendid sellise prekursori olemasolu kohta leidsid Tšernobõli avarii ajal. Alguse sai kõik ju reaktori režiimi ja vastavalt ka agregaatide pöörlemiskiiruse muutmisest. Samal ajal algas vibratsioon, mille amplituud hakkas kiiresti kasvama, jõudes sellisele tasemele, et inimesed hakkasid sellest tsoonist paaniliselt lahkuma. Vibratsiooni katkestas seismiline šokk (pinnase plahvatuslik hävitamine), mille märkisid seismoloogid. Ja alles pool minutit pärast seda toimus reaktori hävimine.
Tulevikus oli teavet, et see kuulutaja leiab aset mitmesuguste pumbajaamade hävitamise ajal. Samamoodi hakkab kompressori vibratsioonisageduse muutumisel järsku tõusma vibratsiooni amplituud, mis kulmineerub seadmete maasse sattumisega. Sellise sündmuse põhjusena tuuakse tavaliselt välja kas terrorirünnak või ebakvaliteetsed vaiad, millel jaam seisab.
Sageli juhtub raudteeõnnetusi, kui rong laguneb ilma nähtava põhjuseta kaheks osaks, kui järsku, ootamatult, plahvatuslikult variseb muldkeha koos lohu moodustumisega kokku ning sellesse lehtrisse satuvad hetkega hävinud liiprid ja rööpatükid. Just sellel rööbastee hävimise hetkel läheb rong katki. Autos, mis osutub viimaseks sellest tsoonist läbi sõitjaks, on aga tugev vibratsioon, mis päädib muldkeha hetkelise hävimisega.
13. augustil 2007 juhtus selline õnnetus Novgorodi oblastis rongiga N166 Moskva - Peterburi. Pealtnägijad kirjeldasid hiljem juhtunut: “... kõigepealt hakkas rong värisema, millele järgnes pauk. Giidid, kes on sellel marsruudil aastaid töötanud, tunnistasid seejärel, et hakkasid eluga hüvasti jätma, kuna nende mälestuseks juhtus see esimest korda. Põhimõte on see, et pealtnägijad tundsid enne kokkupõrget tugevat vibratsiooni.
3. märtsil 2009 varises Kölnis ootamatult kokku kuuekorruseline arhiivihoone. Reutersi teatel oli enne varingut kohin ja tugev vibratsioon. "Laud, mille ääres ma istusin, kõikus ja ma arvasin, et keegi lõi selle kogemata jalaga," rääkis üks arhiivi külastajatest. - Pärast kõik hakkas värisema, nagu maavärina ajal". Maja muutus vaid sekunditega telliskivihunnikuks. Politsei pressiesindaja ütles ajakirjanikele, et "see oli nagu plahvatus": tellised, lauad ja tsemenditükid paiskusid mööda kõnniteed laiali kuni 70 meetri raadiuses. Arhiivihoone all on metrooliin, mille tunnel samuti kokku varises. Vibratsiooni allikas, nagu selgus, oli metrootunnelis. See allikas oli puurseade, mis seal töötas.
Töödes käsitletakse üksikasjalikult resonantskahjustuste füüsikat. Siin tundub olevat vajalik esitada järgmine küsimus. Teatavasti on plahvatusliku hävinguga lõppev vibratsiooni amplituudi tõus üheselt seotud resonantsnähtustega. Miks me siis kunagi ei kuule sõna "resonants", kui uurime katastroofe, millel oli selline eelkäija? Põhjus oli puhtalt psühholoogiline. Sissejuurdunud arvamuse kohaselt EI OLE maakera paksuses võnkesüsteeme. Ja kui võnkesüsteeme pole, siis resonantsist ei saa juttugi olla.
Kui sellegipoolest lubame eeldada resonantsi, siis on võnkesüsteemi küsimus paratamatu. Sest ilma võnkesüsteemita ei saa olla resonantsi.
Lisaks, kui eeldada, et maakera paksus on tõesti võnkesüsteemide kogum, õõnestab see seismilise uurimise aluseid. Lõppude lõpuks on seismilise uurimise kaalumine võimalik ainult selle üldtunnustatud mudeli raames, mille kohaselt on maa paksus peegeldavate piiride kogum.
Pole tähtis, kas seismiline uurimine annab teavet või mitte, sest see on kolossaalne, mitme miljardi dollari suurune äri, mida ei saa puudutada. Ettevõte, mis on üles ehitatud võltsingutele, kuid nii suur, et seismiline uurimine ei vaja enam kedagi, kes seda kinnitaks.
Nüüd pole ilmselt ühtegi toimivat teadlast, kes ei teaks, et meie planeet on tõestatud fakt, et meie planeet on võnkesüsteemide kogum. Kuid nüüd on nende peamine ülesanne teeselda, et nad ei tea seda. Iga avastus kriipsutab mingil määral varasema teadmiste taseme. Jah, kui seda seisukohta omandataks ja aktsepteeritaks, väheneks inimtegevusest tingitud katastroofide arv. Kuid paraku pole seda teadlastel vaja. Nende jaoks on peamine, et saavutatud tasemel elu lõpuni ellu jääks ja et keegi ei kriipsutaks maha teadmiste taset, millega nad oma kõrgustesse jõudsid. Ja see kaalub nende jaoks kindlasti üles kõik katastroofid, mida oleks saanud ära hoida.

KIRJANDUS

1. Glikman A.G. Akustilise resonantsabsorptsiooni (ARA) mõju elastsete vibratsioonide väljateooria uue paradigma aluseks.
2. Nordic Expressi dirigentide tunnistus www.newsru.com/russia/14aug2007/train.html
3. Tõendid Kölnis asuva arhiivi hävitamise kohta www.gazeta.ru/social/2009/03/04/2952320.shtml
4. Glikman A.G. Vibratsiooni- ja resonantsnähtused meie elus (mis juhtus Sayano-Shushenskaya HEJ-s)
5. Glikman A.G. Planeet Maa kui võnkesüsteemide kogum ning inimtegevusest tingitud ja looduslikud maavärinad selle tagajärjel

Enne resonantsi nähtustega tutvuma asumist tuleks uurida sellega seotud füüsikatermineid. Neid pole nii palju, nii et nende tähendust pole raske meeles pidada ja mõista. Niisiis, esimesed asjad kõigepealt.

Mis on liikumise amplituud ja sagedus?

Kujutage ette tavalist õue, kus laps istub kiigel ja vehib jalgadega kiikumiseks. Sel hetkel, kui tal õnnestub kiige kiikuda ja need ühelt küljelt teisele ulatuvad, saab arvutada liikumise amplituudi ja sageduse.

Amplituud on suurim kõrvalekalde pikkus punktist, kus keha oli tasakaalus. Kui võtame oma näite kiigest, siis võib amplituudiks pidada kõrgeimaks punktiks, kuhu laps on kiikunud.

Ja sagedus on võnkumiste või võnkuvate liikumiste arv ajaühikus. Sagedust mõõdetakse hertsides (1 Hz = 1 võnkumine sekundis). Tuleme tagasi oma kiige juurde: kui laps läbib 1 sekundiga ainult poole kogu kiige pikkusest, siis on selle sagedus 0,5 Hz.

Kuidas on sagedus seotud resonantsnähtusega?

Oleme juba avastanud, et sagedus iseloomustab objekti vibratsioonide arvu ühes sekundis. Kujutage nüüd ette, et täiskasvanu aitab nõrgalt kiikuval lapsel kiikuda, lükates kiike ikka ja jälle. Samal ajal on neil löökidel ka oma sagedus, mis suurendab või vähendab "kiik-laps" süsteemi kõikumise amplituudi.

Oletame, et täiskasvanud inimene lükkab kiike sel ajal, kui ta tema poole liigub, siis sel juhul sagedus liikumise amplituudi ei suurenda, see tähendab, et väline jõud (antud juhul tõukejõud) ei aita kaasa löögi võimendamisele. süsteemi võnkumine.

Kui sagedus, millega täiskasvanu last kiigutab, on arvuliselt võrdne kiikumise sagedusega endaga, võib tekkida resonantsnähtus. Teisisõnu, resonantsi näide on süsteemi enda sageduse kokkulangevus sundvõnkumiste sagedusega. On loogiline ette kujutada, et sagedus ja resonants on omavahel seotud.

Kus on resonantsi näide?

Oluline on mõista, et näiteid resonantsi avaldumisest leidub peaaegu kõigis füüsikavaldkondades helilainetest elektrini. Resonantsi tähendus seisneb selles, et kui liikumapaneva jõu sagedus on võrdne süsteemi omasagedusega, siis saavutab see sel hetkel oma kõrgeima väärtuse.

Järgmine resonantsi näide annab ülevaate olemusest. Oletame, et kõnnite üle jõe visatud õhukesel plangul. Kui teie sammude sagedus langeb kokku kogu süsteemi sageduse või perioodiga (board-man), hakkab laud tugevalt võnkuma (üles-alla painutamine). Kui jätkate liikumist samades sammudes, siis resonants põhjustab plaadi tugeva võnkeamplituudi, mis ületab süsteemi lubatud väärtust ja see viib lõpuks silla vältimatu rikkeni.

Füüsikas on ka neid valdkondi, kus saate sellist nähtust kasutada kasuliku resonantsina. Näited võivad teid üllatada, sest me kasutame seda tavaliselt intuitiivselt, mõistmata isegi probleemi teaduslikku külge. Nii näiteks kasutame resonantsi, kui proovime autot august välja tõmmata. Pidage meeles, et kõige lihtsam viis tulemuse saavutamiseks on ainult siis, kui lükkate autot selle liikumise hetkel edasi. See resonantsi näide võimendab liikumisulatust, aidates seeläbi autot tõmmata.

Näited kahjulikust resonantsist

Raske on öelda, milline vastukaja meie elus on tavalisem: kas hea või kahjustav. Ajalugu teab resonantsnähtuse märkimisväärset hulka kohutavaid tagajärgi. Siin on kõige kuulsamad sündmused, mille puhul võib täheldada resonantsi näidet.

1. Prantsusmaal Angersi linnas astus 1750. aastal sõdurite salk sammuga üle kettsilla. Kui nende sammude sagedus langes kokku silla sagedusega, suurenes võnkevahemik (amplituud) dramaatiliselt. Tekkis resonants, ketid purunesid ja sild varises jõkke.
2. Oli juhtumeid, kui mööda peateed sõitnud veoki tõttu hävis külades maja.

Nagu näete, võivad resonantsil olla väga ohtlikud tagajärjed, mistõttu peaksid insenerid hoolikalt uurima ehitusobjektide omadusi ja õigesti arvutama nende vibratsioonisagedusi.

Kasulik resonants

Resonants ei piirdu ainult kohutavate tagajärgedega. Ümbritseva maailma hoolika uurimisega võib täheldada palju häid ja inimesele kasulikke resonantstulemusi. Siin on üks ilmekas näide resonantsist, mis võimaldab inimestel saada esteetilist naudingut.

Paljude muusikariistade seade töötab resonantsi põhimõttel. Võtame viiuli: keha ja keel moodustavad ühtse võnkesüsteemi, mille sees on tihvt. Just selle kaudu edastatakse võnkesagedused ülemisest kõlalauast alumisse. Kui luthier tõmbab vibu mööda nööri, lööb viimane nagu nool oma hõõrdumise kampoli pinnal ja lendab vastassuunas (hakkab liikuma vastasalas). Tekib resonants, mis kandub kehasse. Ja selle sees on spetsiaalsed augud - efs, mille kaudu tuuakse välja resonants. Nii juhitakse seda paljudel keelpillidel (kitarr, harf, tšello jne).

Tacoma-Narrowsi sild (Tacoma Bridge) kuulub rippsillakonstruktsioonide kategooriasse. Asub Washingtoni osariigis, Ameerika Ühendriikides. Läbi Tacoma-Narrowsi väina, mis omakorda on osa Puget Saudist.

Loomise ajalugu

See ehitati algselt Venemaalt pärit Leon-Solomon Moisejevi projekti järgi. Ta on tuntud projekteerimisinsenerina, sillaehitajana, aktiivse avaliku elu osalejana. Tacoma sild avati liikluseks 1940. aasta juulis. Juba selle püstitamisel pöörasid ehitajad tähelepanu silla teepõhja vibratsioonile ja õõtsumisele tuule tugevnedes. Selle põhjuseks oli tala ebapiisavalt kõrge jäikus. Igapäevaelus hakati silda kutsuma "Holloping Gertie".

Silla omadused

Tacoma silla ehitamise ajal oli see tähelepanuväärne ehitis. See oli rippuv (kaablikinnitusega) kolmeavaline konstruktsioon. Selle kogupikkus oli 1810 meetrit. Keskmise rippava pikkus on 854 meetrit. Silla laius oli umbes 12 meetrit. Peamiste kandekaablite läbimõõt oli 438 millimeetrit. Jäikustav tala jõudis 2,44 meetri kõrgusele, mis hiljem tunnistati valearvestuseks. Silla konstruktsiooni toetasid betoonsammastel (pullidel) seisvad teraspüloonid.

krahh

7. novembril 1940, kui operatsiooniperiood oli vaid neli kuud, toimus Tacoma silla hävimine. Tuule kiirus ulatus sel päeval 65 km/h. Arvestades asjaolu, et liiklus sillal oli tol päeval minimaalne, võimaldas see vältida inimohvreid.

Filmile jäädvustati dünaamikas hävitamise fakt. See võimaldas seda protsessi tulevikus hoolikalt uurida ja uurida. Uudistesaade ja fotod Tacoma-Narrowsi sillast selle hävitamise protsessis on tõesti väga muljetavaldavad.

Filmi põhjal valmis maailmakuulus dokumentaalfilm The Tacoma Narrows Bridge Collapse.

Hävitamise põhjused

Uuringute ja dokumentaalsete materjalide uurimise tulemuste põhjal tehti kindlaks, et õnnetuse põhjustanud peamiseks teguriks olid tugeva tuule põhjustatud äärmuslikud dünaamilised väändevõnked. Leiti, et Tacoma silla projekt arvutati ja kavandati ainult statistilisi ja tuulekoormusi arvesse võttes. Kuid aerodünaamiliste tegurite võimalikku mõju selle disainile ei ole uuritud.

Sillateki vibratsioon tekkis tänu See hakkas intensiivistuma kaablite vertikaalse vibratsiooni tõttu. Trossi nõrgenemine ühel pool silda ja pinge teisel pool tekitasid väändenähtusi, tõid kaasa püloonide kalde ja selle tulemusena keskava vedrustuste purunemise. Sild osutus konstruktsiooniliselt liiga painduvaks, dünaamiliste jõudude neeldumisel vähe vastupanu.

Filmimisel jäädvustati, et sild hakkas kõikuma, kui tuule kiirus oli umbes 19 meetrit sekundis. Kuigi projektis oli selle tuulekindlus arvutatud 50 meetri sekundis.

järeldused

Tacoma silla hävimine sundis sildade projekteerijaid (ja mitte ainult) alustama uuringuid aerodünaamika, konstruktsioonide ja konstruktsioonide aerodünaamilise stabiilsuse vallas. See on toonud kaasa muutuse mõtteviisis pika sildade projekteerimisel.

Teoreetiliselt hakkas põhjus tähistama sunnitud mehaanilise resonantsi nähtust. Praktikas aga arvatakse, et nn. aeroelastne laperdus (torsioonvibratsioonid) tuulekoormuse ebapiisavate arvutuste tõttu projekteerimisetapis.

uus sild

Kokkuvarisenud konstruktsiooni analüüs algas vahetult pärast õnnetust. Püloonid ja küljeavaused demonteeriti. See protsess kestis 1943. aastani, mil hakati ehitama uut silda. Vanast konstruktsioonist kasutati püloonide vundamente, ankrutugesid ja mõningaid muid osi. Rekonstrueeritud sild võeti kasutusele 1950. aasta oktoobris. Sel ajal sai sellest kolmas rippsild maailmas (1822 meetri pikkuse põhjal).

Aerodünaamilise iseloomuga koormuste andmiseks ja vähendamiseks viidi selle elementidesse avatud tüüpi fermid. Paigaldatud täiendavad jäigastajad. See on varustatud paisumisvuukide ja vibratsioonisummutussüsteemidega. Sild võiks ööpäevas läbida kuni 60 tuhat autot.

2007. aastal ehitati olemasolevaga paralleelselt teinegi. Ehituse eesmärk on suurendada maantee läbilaskevõimet. Selle pikkus on 1645,9 m ja laius 853,4 m. Püloonide kõrgus on 155,4 meetrit.

Sageli kuuleme sõna resonants: "avalik resonants", "resonantsi põhjustanud sündmus", "resonantssagedus". Üsna levinud ja levinud fraasid. Aga kas saate täpselt öelda, mis on resonants?

Kui vastus sulle hambad ristis põrkas, oleme sinu üle tõeliselt uhked! Noh, kui teema "resonants füüsikas" tekitab küsimusi, siis soovitame teil lugeda meie artiklit, kus me räägime üksikasjalikult, selgelt ja lühidalt sellisest nähtusest nagu resonants.

Enne resonantsist rääkimist peate mõistma, mis on võnkumised ja nende sagedus.

Võnkumine ja sagedus

Fluktuatsioonid - süsteemi olekute muutumise protsess, mis kordub ajas ja toimub tasakaalupunkti ümber.

Kõige lihtsam näide võnkumisest on kiikumine. Me ei anna seda asjata, see näide on meile endiselt kasulik resonantsnähtuse olemuse mõistmiseks tulevikus.

Resonants saab tekkida ainult seal, kus on vibratsioon. Ja pole vahet, mis vibratsiooniga need on – elektrilise pinge kõikumised, helivõnked või lihtsalt mehaanilised vibratsioonid.

Alloleval joonisel kirjeldame, millised kõikumised olla võivad.

Muideks! Meie lugejatele on nüüd 10% allahindlus igasugune töö

Võnkumisi iseloomustavad amplituud ja sagedus. Eespool juba mainitud kiikede puhul on võnkeamplituud maksimaalne kõrgus, milleni kiik õhku tõuseb. Samuti saame kiike aeglaselt või kiiresti kiikuda. Olenevalt sellest muutub võnkesagedus.

Võnkesagedus (mõõdetuna hertsides) on võnkumiste arv ajaühikus. 1 herts on üks võnkumine sekundis.

Kui me õõtsume kiike, perioodiliselt teatud jõuga süsteemi õõtsudes (antud juhul on kiik võnkesüsteem), sooritab see sundvõnkumisi. Võnkumiste amplituudi suurenemine on saavutatav, kui seda süsteemi teatud viisil mõjutada.

Kindlal hetkel ja teatud sagedusega kiike lükates saab neid väga väikese pingutusega üsna tugevalt kiigutada.See saabki resonants: meie löökide sagedus langeb kokku võnke sageduse ja võnke amplituudiga. suureneb.

Resonantsi fenomeni olemus

Resonants füüsikas on võnkesüsteemi sagedus-selektiivne reaktsioon perioodilisele välismõjule, mis väljendub statsionaarsete võnkumiste amplituudi järsus suurenemises, kui välismõju sagedus langeb kokku teatud sellele süsteemile iseloomulike väärtustega.

Füüsika resonantsnähtuse olemus seisneb selles, et võnkumiste amplituud suureneb järsult, kui süsteemile avalduva löögi sagedus langeb kokku süsteemi loomuliku sagedusega.

Resonantsi näited

Resonantsi nähtust täheldatakse mitmesugustes füüsilistes protsessides. Näiteks heliresonants. Võtame kitarri. Iseenesest on kitarrikeelte heli vaikne ja peaaegu kuulmatu. Kuid nöörid pole ilma põhjuseta paigaldatud korpuse - resonaatori - kohale. Kere sees olles võimendub keele vibratsioonist tulenev heli ja see, kes kitarri hoiab, tunneb, kuidas see hakkab kergelt “raputama”, löökidest keeltele vibreerima. Teisisõnu, resoneerima.

Teine näide resonantsi vaatlemisest, millega me kokku puutume, on ringid vee peal. Kui viskad kaks kivi vette, siis nende sabalained kohtuvad ja suurenevad.

Ka mikrolaineahju tegevus põhineb resonantsil. Sel juhul tekib resonants veemolekulides, mis neelavad mikrolainekiirgust (2,450 GHz). Selle tulemusena satuvad molekulid resonantsi, vibreerivad tugevamalt ja toidu temperatuur tõuseb.

Resonants võib olla nii kasulik kui ka kahjulik. Ja artikli lugemine, samuti meie üliõpilasteenistuse abi keerulistes õpiolukordades tuleb teile ainult kasuks. Kui kursuse käigus peate mõistma magnetresonantsi füüsikat, võite kiire ja kvalifitseeritud abi saamiseks julgelt ühendust võtta meie ettevõttega.

Lõpuks soovitame vaadata videot "resonantsi" teemal ja veenduda, et teadus võib olla põnev ja huvitav. Meie teenus on abiks igas töös: alates esseest "Internet ja küberkuritegevus" kuni vibratsioonifüüsika kursuse või esseedeni kirjanduses.