Резонанс і резонансні коливання

Чи чули ви про те, що загін солдатів, переходячи міст, повинен перестати марширувати? Солдати, які йдуть до цього в ногу, перестають це робити і починають йти вільним кроком.

Такий наказ віддається командирами зовсім не з метою дати солдатам можливість помилуватися місцевою красою. Це робиться для того, щоб солдати не зруйнували міст.

Але який тут зв’язок? А зв’язок тут дуже простий. Щоб це зрозуміти, треба ознайомитися з явищем резонансу.

Що таке явище резонансу: частота коливань

Щоб простіше зрозуміти, що таке резонанс, згадайте таку нехитру і приємну забаву, як катання на підвісних гойдалках. Одна людина сидить на гойдалці, а друга розгойдує.

І прикладаючи зовсім невеликі сили, навіть дитина може дуже сильно розгойдати дорослого. Як людина цього добивається? Частота розкачувань гойдалки збігається з частотою її хитання, виникає резонанс, і амплітуда розкачувань багатократно зростає. Якось так. Але про все по порядку.

Частота коливань – це кількість коливань за одну секунду.

Вимірюється вона при цьому не в разах, а в герцах (1 Гц). Тобто, частота коливань в 50 герц означає, що тіло здійснює 50 коливань в секунду.

У разі вимушених коливань завжди є самоколивання (або в нашому випадку самостійне хитання гойдалки) тіла і змушуюча сила. Так от ця стороння сила діє з певною частотою на тіло.

І якщо частота тіла буде сильно відрізнятися від частоти коливань самого тіла, то стороння сила буде слабко допомагати тілу коливатися або, кажучи науково, слабо посилювати його коливання.

Наприклад, якщо намагатися розгойдати людину на гойдалці, штовхаючи її в момент, коли вона летить на вас, ви можете відбити собі руки, скинути людину, але навряд чи сильно її розгойдати.

А от якщо розгойдувати людину, штовхаючи в напрямку руху, то потрібно зовсім небагато зусиль, щоб добитися результату. Ось це і є збігом частоти або резонанс коливань. При цьому сильно зростає амплітуда коливання тіла.

Приклади резонансних коливань: користь і шкода

Так само і при катанні на іншому варіанті гойдалок у вигляді дошки на підставці простіше й ефективніше відштовхуватися ногами від землі, коли ваша сторона гойдалок вже піднімається, а не коли вона опускається.

З цієї ж причини застряглу в ямі машину поступово розгойдують і штовхають вперед в моменти, коли вона сама рухається вперед. Так значно підвищується її інерція і посилюється амплітуда коливань.

Можна наводити безліч подібних прикладів, які говорять про те, що ми на практиці дуже часто застосовуємо явище резонансу, тільки робимо ми це інтуїтивно, не здогадуючись, що застосовуємо правила фізики.

Вище йшлося про корисні явища резонансу. Однак, резонанс може і шкодити. Іноді виникаюче збільшення амплітуди коливань може бути дуже шкідливим. Зокрема, ми вже говорили про роту солдатів на мосту.

Так от, було кілька випадків в історії, коли під кроками солдатів реально руйнувалися і падали у воду мости. Останній з таких випадків стався близько ста років тому в Петербурзі. У таких випадках частота ударів солдатських чобіт збігалася з частотою коливань мосту і міст рухнув.

Саме тому, на основі гіркого досвіду, було введено правило для солдатів скидати крок, заходячи на Міст.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Резонанс і резонансні коливання