Rezonans; titreşimsiz bir nesnenin, kendi doğal veya rezonant frekansında titreşme eğilimidir (Bu frekans nesnenin boyutuna şekline ve bileşimine bağlıdır). Kendi doğal frekansına eşit ya da çok yakın değerlerde düzenli salınımlara veya titreşimlere maruz kalan obje çok güçlü titreşir buna rezonans adı verilir.
Rezonans sayesinde bir nesnedeki göreceli olarak zayıf bir titreşim diğer nesnede güçlü bir titreşim olabilir. Analojiye göre; zayıf elektrik akımının belli bir frekanstaki elektrik sinyali ile güçlenmesi olgusunu açıklamak için de kullanılır.
Motorun evin farklı yerindeki eşyaları titreştirebilmesi de bir örneğidir. Bu titreşimler motorun titreşim frekansı ile mobilyanın doğal frekansı birbirine eşit olduğu için gerçekleşir. Burada titreşen eşya motorla rezonans durumundadır. Rezonansa, belli bir hızla hareket eden aracın içindeki kül tablasının titreşmesi de örnek verilebilir. Bu kül tablasının aracın o anki motor hızıyla rezonans halinde olduğunun göstergesidir.
Mekanik frekans bulunduğu nesneye büyük zararlar verebilecek kadar güçlü dalgalar oluşturabilir. Örneğin, bir köprü üzerinde uygun adım yürüyen askerler köprünün doğal frekansında titreşimler oluşturarak köprüyü sallayabilirler. Bu sebeple askerler köprüden geçerken uygun adım yürümezler.1940’ta Washington’ın Tacoma Puget Sound Narrow Köprüsü’nde ani bir rüzgar, köprüyü sallayarak onun doğal frekansında titreşmesini sağladı ve köprü yıkıldı.
Müzikte sesin gürlüğünü arttırmak için kullanılır. Örneğin, borulu orgda borunun sonunda göreceli olarak zayıf üretilen titreşimler içindeki havayla bu duruma geçerek artan gürlükte sesin oluşmasına sebebiyet verir. Bu prensip insan sesi için de geçerlidir.
Ses tellerindeki titreşimler ağız ve geniz yolundaki rezonans titreşimler ile desteklenir. Elektriksel rezonans radyolarda ve televizyonlarda kanal değiştirmek için kullanılır. Ayarlama, devrenin frekansı ile istenilen kanalın frekansının eşitlenmesidir.
Rezonans Ne Zaman Oluşur?
Bir öğe, rezonans frekansıyla eşleşen veya buna yakın bir frekansta salınımların maruz kalmasına yanıt olarak titreştiğinde veya etkilişiminde meydana gelir.
Yalnızca birinci nesne ikinci nesnenin frekansında salındığında ortaya çıkar. Titreşim frekansı, öğenin rezonans frekansıyla eşleşmezse rezonans oluşmaz.
Rezonans Örnekleri
Müzik Enstrümanları
Bir kişi herhangi bir müzik aletine vurduğunda, vurduğunda, tıngırdattığında, davul çaldığında veya ince ayar yaptığında, alet, aletin doğal titreşim frekansında salınım veya titreşime ayarlanır. Eşsiz bir duran dalga modeli, her bir titreşim frekansını belirli bir enstrüman olarak tanımlar.
Bir müzik aletinin bu doğal frekansları, yaygın olarak belirtilen aletin harmonikleri olarak bilinir. Birbirine bağlı ikinci bir nesnenin veya aletin belirtilen frekansta titrediğini veya titreştiğini varsayalım. Bu durumda, ilk nesne doğal harmonik frekansından daha yüksek bir frekansta titreşmeye zorlanabilir.
Bu fenomen olarak bilinir, yani başka bir nesnenin doğal frekansında titreşen veya salınan bir nesne, diğer nesneyi doğal frekansından daha yüksek bir frekansta titreşmeye zorlar.
Sallanmak
Salıncak, itildiğinde ileri ve geri hareket eder. Salıncağa bir dizi düzenli itme verilirse, hareketi oluşturulabilir. Salınımı iten kişi, salıncağın zamanlaması ile senkronize olmalıdır, bu da salıncağın hareketinin daha yükseğe ulaşmak için artan genliğe sahip olmasına neden olur.
Salınım, doğal salınım frekansına ulaştığında, hafif bir itme, rezonans nedeniyle genliğinin korunmasına yardımcı olur. Ancak, verilen itme düzensiz ise, salınım neredeyse hiç titreşmeyecek ve bu senkronize olmayan hareket asla rezonansa yol açmayacak ve salınım daha yüksek olmayacak.
Köprü
Köprüde yürüyen bir grup askerden sık sık adımlarını kırmaları istenir çünkü ritmik yürüyüşleri köprünün doğal frekansında aşırı titreşimler oluşturabilir.
Senkronize ayak sesleri köprünün doğal frekansıyla girerse köprü parçalanabilir. Yukarıdaki örneklerden biri, havanın frekansının köprünün frekansıyla eşleştiği ve daha sonra yıkılmasına yol açan Tacoma Köprüsü Çöküşüdür.
Rezonans Frekansı Nasıl Hesaplanır?
Bu frekans, bir ortamın en yüksek genlikte titreştiği doğal frekanstır. Rezonans frekansı genellikle f 0 olarak gösterilir. Etki eden kuvvetlerle dengede olan nesnelerde görülür ve mükemmel koşullar altında uzun süre titreşmeye devam edebilir.
Tek bir sürekli dalganın frekansını bulmak için formülü kullanırız.
Burada v dalga hızı ve λ dalga boyunun mesafesidir.
Çevirmen: Mehmet ATASEVER
