เสียงสะท้อนกับความถี่ธรรมชาติ
การสั่นพ้องและความถี่ธรรมชาติเป็นสองหัวข้อที่สำคัญมากที่กล่าวถึงภายใต้หัวข้อเรื่องคลื่นและการสั่น นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในสาขาต่างๆ เช่น ทฤษฎีวงจร การจัดการภัยพิบัติ วิศวกรรม และแม้แต่วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต บทความนี้จะพยายามพูดถึงปรากฏการณ์ทั้งสองนี้ ความสำคัญ ความเหมือน และความแตกต่างในที่สุด
ความถี่ธรรมชาติ
ทุกระบบมีคุณสมบัติที่เรียกว่าความถี่ธรรมชาติ ความถี่ธรรมชาติของระบบมีความสำคัญมาก เป็นความถี่ที่ระบบจะตามมาหากระบบมีการสั่นเล็กน้อยเหตุการณ์เช่นแผ่นดินไหวและลมสามารถทำลายวัตถุด้วยความถี่ธรรมชาติเดียวกันกับตัวเหตุการณ์ การทำความเข้าใจและวัดความถี่ธรรมชาติของระบบเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อป้องกันภัยธรรมชาติดังกล่าว ความถี่ธรรมชาติเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสั่นพ้อง จะอธิบายในภายหลัง ระบบต่างๆ เช่น อาคาร วงจรอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ระบบออปติคัล ระบบเสียง และแม้แต่ระบบชีวภาพก็มีความถี่ธรรมชาติ สามารถอยู่ในรูปแบบของอิมพีแดนซ์ การสั่น หรือการวางซ้อน ขึ้นอยู่กับระบบ
เสียงสะท้อน
เมื่อระบบ (เช่น ลูกตุ้ม) มีการแกว่งเล็กน้อย ระบบจะเริ่มแกว่ง ความถี่ที่มันแกว่งคือความถี่ธรรมชาติของระบบ ตอนนี้ลองนึกภาพแรงภายนอกเป็นระยะที่ใช้กับระบบ ความถี่ของแรงภายนอกนี้ไม่จำเป็นต้องเหมือนกับความถี่ธรรมชาติของระบบเสมอไป แรงนี้จะพยายามแกว่งระบบให้เข้ากับความถี่ของแรงนั้นทำให้เกิดรูปแบบที่ไม่สม่ำเสมอ พลังงานบางส่วนจากแรงภายนอกถูกดูดซับโดยระบบ ตอนนี้ให้เราพิจารณากรณีที่ความถี่เท่ากัน ในกรณีนี้ ลูกตุ้มจะแกว่งอย่างอิสระด้วยพลังงานสูงสุดที่ดูดซับจากแรงภายนอก นี้เรียกว่าเสียงสะท้อน ในกรณีนี้ แม้ว่าลูกตุ้มและแรงจะไม่อยู่ในเฟสเดียวกัน แต่ในที่สุดลูกตุ้มก็จะปรับให้เข้ากับเฟสของแรง นี่คือการบังคับสั่น เนื่องจากลูกตุ้มดูดซับพลังงานในปริมาณสูงสุดที่มีการสั่นพ้อง แอมพลิจูดของลูกตุ้มจึงเป็นค่าสูงสุดที่การสั่นพ้อง นี่คืออันตรายจากแผ่นดินไหวและพายุ สมมติว่าความถี่ตามธรรมชาติของอาคารเท่ากับความถี่ของแผ่นดินไหว อาคารจะแกว่งด้วยแอมพลิจูดสูงสุดจะยุบตัวลงในที่สุด นอกจากนี้ยังมีสถานะเรโซแนนซ์ในวงจร LCR อิมพีแดนซ์ของการรวม LCR ใดๆ ขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสทางเลือก เสียงสะท้อนจะเกิดขึ้นที่อิมพีแดนซ์ขั้นต่ำ ความถี่ที่สอดคล้องกับความถี่ต่ำสุดคือความถี่เรโซแนนซ์ที่อิมพีแดนซ์สูงสุด เรียกว่าระบบต้านเรโซแนนซ์ เรโซแนนซ์และแอนตี้เรโซแนนซ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรจูนและวงจรฟิลเตอร์ตามลำดับ
เสียงสะท้อนกับความถี่ธรรมชาติต่างกันอย่างไร
• ความถี่ธรรมชาติเป็นสมบัติของระบบ
• เสียงสะท้อนเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อระบบได้รับแรงเป็นระยะภายนอกซึ่งมีความถี่ธรรมชาติ
• สามารถคำนวณความถี่ธรรมชาติสำหรับระบบได้
• แอมพลิจูดของแรงที่ให้มากำหนดแอมพลิจูดของเรโซแนนซ์