Раздаточный материал 3 группа

3 группа.

Полезные проявления резонанса.

Резонанс — это явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при действии на колебательную систему внешней силы с частотой ω, совпадающей с собственной частотой ω₀ системы (ω = ω₀).

Явление резонанса не всегда оказывается вредным. Иногда оно может быть полезным, поскольку позволяет получить с помощью даже небольшой силы большое увеличение амплитуды колебаний.

Среди положительных можно выделить использование резонанса в музыкальных инструментах. Особенная форма скрипки, виолончели, контрабаса, гитары способствует резонансу стоячих звуковых волн внутри корпуса инструмента, составляющих гармонику, и музыкальный инструмент дарит любителям музыки необыкновенное звучание. Известнейшие мастера музыкальных инструментов, такие как Николо Амати, Антонио Страдивари и Андреа Гварнери, совершенствовали форму, подбирали редкие породы древесины и изготавливали специальный лак, чтобы усилить резонирующий эффект, сохранив при этом мягкость и нежность тембра. Именно поэтому каждый такой инструмент имеет свой особенный, неповторимый звук.

Иногда мы используем механический резонанс, не замечая этого. Выталкивая машину, застрявшую в дорожной грязи, водитель и его добровольные помощники вначале раскачивают её, а затем дружно толкают вперёд по направлению движения в моменты, когда она сама двигается вперед. Так значительно повышают ее инерцию, усиливая амплитуду колебаний.

Явление резонанса мы также используем в различных устройствах, использующих радиоволны, таких как телевизоры, радиоприемники, мобильные телефоны и так далее. Радио- или телесигнал, транслируемый передающей станцией, имеет очень маленькую амплитуду. Поэтому, чтобы увидеть изображение или услышать звук, необходимо их усилить и, вместе с тем, понизить уровень шума. Это и достигается при помощи явления резонанса. Для этого нужно настроить собственную частоту приемника, в основе представляющего собой электромагнитный колебательный контур, на частоту передающей станции. При совпадении частот наступит резонанс, и амплитуда радио- или телесигнала существенно вырастет, а сопутствующие ему шумы останутся практически без изменений. Это обеспечит достаточно качественную трансляцию.

Раскачивая тяжелый колокол, звонари тоже неосознанно используют это явление.

Они ритмично в такт с собственными колебаниями языка колокола, дергают за прикрепленный к нему шнур, всё увеличивая амплитуду колебаний.

На резонансе основан также принцип действия микроволновой печи. Если через жидкость пропускать электромагнитные волны, происходит поглощение их энергии. Величина поглощенной энергии зависит от частоты прошедшей волны и определяется составом и структурой жидкости. Известно, что всем веществам свойственны колебания молекул, но частота этих колебаний у каждого вещества своя. Так и молекулы воды постоянно совершают сложные колебания с определенной частотой.

При совпадении собственной частоты колебаний молекул данного вещества с внешней частотой происходит явление резонанса, т.е. увеличение амплитуды колебаний.

Учитывая то, что вода является компонентом, содержащимся практически во всех продуктах, в СВЧ печах генерируется такая частота излучения, которая поглощается только молекулами воды. Она составляет 2,45 гигагерц и является частотой резонансного поглощения для молекул воды. В результате излучение микроволн поглощается исключительно водой и расходуется только на увеличение ее внутренней энергии, которая, как известно, выражается температурой.

Вопросы:

1. Приведите примеры полезного проявления резонанса из жизни.

2. Объясните эти примеры.

3. Оцените пользу резонанса.