Unterschied zwischen Resonanz und Eigenfrequenz

Resonanz gegen Eigenfrequenz

Resonanz und Eigenfrequenz sind zwei sehr wichtige Themen, die unter dem Thema Wellen und Vibrationen behandelt werden. Es spielt auch eine entscheidende Rolle in Bereichen wie Schaltkreistheorie, Katastrophenmanagement, Ingenieurwesen und sogar den Lebenswissenschaften. Dieser Artikel wird versuchen, diese beiden Phänomene, ihre Bedeutung, ihre Ähnlichkeiten und schließlich ihre Unterschiede zu diskutieren.

Eigenfrequenz

Jedes System hat eine Eigenschaft, die Eigenfrequenz genannt wird. Die Eigenfrequenz eines Systems ist sehr wichtig. Dies ist die Frequenz, der das System folgen wird, wenn das System mit einer kleinen Schwingung ausgestattet ist. Ereignisse wie Erdbeben und Winde können Objekte mit der gleichen Eigenfrequenz wie das Ereignis selbst zerstören. Es ist sehr wichtig, die Eigenfrequenz eines Systems zu verstehen und zu messen, um es vor solchen Naturkatastrophen zu schützen. Die Eigenfrequenz hängt direkt mit der Resonanz zusammen. Es wird später erklärt. Systeme wie Gebäude, elektronische und elektrische Schaltkreise, optische Systeme, Tonsysteme und sogar biologische Systeme haben Eigenfrequenzen. Sie können je nach System in Form von Impedanz, Schwingung oder Überlagerung vorliegen.

Resonanz

Wenn ein System (z. B. ein Pendel) eine kleine Schwingung erhält, beginnt es zu schwingen. Die Frequenz, mit der es schwingt, ist die Eigenfrequenz des Systems. Stellen Sie sich nun eine periodische äußere Kraft vor, die auf das System ausgeübt wird. Die Frequenz dieser äußeren Kraft entspricht nicht unbedingt der Eigenfrequenz des Systems. Diese Kraft wird versuchen, das System zur Frequenz der Kraft zu oszillieren. Dadurch entsteht ein ungleichmäßiges Muster. Ein Teil der Energie der äußeren Kraft wird vom System aufgenommen. Betrachten wir nun den Fall, in dem die Frequenzen gleich sind. In diesem Fall schwingt das Pendel mit maximaler Energie, die von der äußeren Kraft aufgenommen wird. Das nennt man Resonanz. In diesem Fall würde sich das Pendel auch dann an die Kraftphase anpassen, wenn sich das Pendel und die Kraft nicht in derselben Phase befinden. Dies ist eine erzwungene Oszillation. Da das Pendel bei der Resonanz die meiste Energie absorbiert, ist die Amplitude des Pendels bei der Resonanz maximal. Dies ist die Gefahr, die Erdbeben und Stürme mit sich bringen. Angenommen, die Eigenfrequenz eines Gebäudes stimmt mit der des Erdbebens überein, wird das Gebäude mit der höchsten Amplitude schwingen und schließlich zusammenbrechen. Es gibt auch einen Resonanzzustand in LCR-Schaltungen. Die Impedanz einer beliebigen LCR-Kombination hängt von der Frequenz des alternativen Stroms ab. Die Resonanz findet bei der minimalen Impedanz statt. Die der Minimalfrequenz entsprechende Frequenz ist die Resonanzfrequenz. Bei der höchsten Impedanz wird das System als antiresonant bezeichnet. Diese Resonanz und Antiresonanz wird in Abstimmschaltungen bzw. Filterschaltungen weit verbreitet verwendet.