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 campos 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 causar destruição em 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 com a ressonância. Será explicado mais tarde. Sistemas como edifícios, circuitos eletrônicos e elétricos, sistemas ópticos, sistemas de som e até sistemas biológicos possuem frequências naturais. Eles podem ser 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 oscilar. 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. Esta força tentará oscilar o sistema para a frequência da força. Isso cria um padrão irregular. Alguma energia da força externa é absorvida pelo sistema. Agora vamos considerar o caso em que as frequências são as mesmas. Neste caso, o pêndulo oscilará livremente com a energia máxima absorvida da 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. Este é o perigo que os terremotos e tempestades trazem. Suponha que a frequência natural de um edifício seja a mesma do terremoto, o edifício balançará com a maior amplitude eventualmente desmoronando. Há também um estado de ressonância em circuitos LCR. A impedância de qualquer combinação 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, diz-se que o sistema é anti-ressonante. Esta ressonância e anti-ressonância são amplamente utilizadas em circuitos de sintonia e circuitos de filtro respectivamente.
Qual é a diferença entre Ressonância e Frequência Natural?
• A frequência natural é uma propriedade de um sistema.
• A ressonância é um evento que ocorre quando um sistema é fornecido com a força periódica externa que tem a frequência natural.
• A frequência natural pode ser calculada para um sistema.
• A amplitude da força fornecida determina a amplitude da ressonância.
