Diferença entre ressonância e frequência natural

Ressonância vs Frequência Natural

Ressonância e frequência natural são dois tópicos muito importantes discutidos no tópico ondas e vibrações. Também desempenha um papel vital em áreas como teoria de circuitos, gerenciamento de desastres, engenharia e até ciências da vida. Este artigo tentará discutir esses dois fenômenos, seu significado, suas semelhanças e, finalmente, suas diferenças..

Frequência natural

Todo sistema tem uma propriedade chamada frequência natural. A frequência natural de um sistema é muito importante; é a frequência que o sistema seguirá, se o sistema for fornecido com uma pequena oscilação. Eventos como terremotos e ventos podem destruir objetos com a mesma frequência natural que o próprio evento. É muito importante entender e medir a frequência natural de um sistema para protegê-lo de tais desastres naturais. A frequência natural está diretamente relacionada à ressonância. Isso será explicado mais tarde. Sistemas como edifícios, circuitos eletrônicos e elétricos, sistemas ópticos, sistemas de som e até sistemas biológicos têm frequências naturais. Eles podem estar na forma de impedância, oscilação ou superposição, dependendo do sistema.

Ressonância

Quando um sistema (por exemplo: um pêndulo) recebe uma pequena oscilação, ele começa a balançar. A frequência com que oscila é a frequência natural do sistema. Agora imagine uma força externa periódica aplicada ao sistema. A frequência dessa força externa não é necessariamente semelhante à frequência natural do sistema. Essa força tentará oscilar o sistema para a frequência da força. Isso cria um padrão desigual. Alguma energia da força externa é absorvida pelo sistema. Agora vamos considerar o caso em que as frequências são as mesmas. Nesse caso, o pêndulo oscila livremente com a energia máxima absorvida pela força externa. Isso é chamado de ressonância. Nesse caso, mesmo que o pêndulo e a força não estivessem na mesma fase, o pêndulo acabaria se adaptando à fase da força. Esta é uma oscilação forçada. Como o pêndulo absorve a maior quantidade de energia na ressonância, a amplitude do pêndulo é máxima na ressonância. Esse é o perigo que os terremotos e tempestades trazem. Suponha que a frequência natural de um edifício seja a mesma que a do terremoto, o edifício irá oscilar com a maior amplitude eventualmente em colapso. Há também um estado de ressonância nos circuitos LCR. A impedância de qualquer combinação de LCR depende da frequência da corrente alternativa. A ressonância ocorre na impedância mínima. A frequência correspondente à frequência mínima é a frequência de ressonância. Na impedância mais alta, o sistema é considerado anti-ressonante. Esta ressonância e anti-ressonância é amplamente usada em circuitos de sintonia e filtros, respectivamente.