7-5 Rezonancia
7-1 Youngov modul pružnosti; 7-2
Jednoduchý kmitavý pohyb; 7-3 Jednoduché kyvadlo; 7-4 Jednoduchý otočný
kmitavý pohyb; 7-5 Rezonancia;
Úlohy
7-5 Rezonancia
Pri štúdiu rôznych kmitov, je všade veľmi dôležitý jav rezonancia, čo nie je nič iné, ako odpoveď systému schopného kmitať určitou periódou, na vonkajšie sily, ktoré majú takú istú periódu. Pozorujme dieťa na hojdačke. Hojdačka je v podstate kyvadlo, ktorého dobu kmitu určuje dĺžka lana, a táto doba je nezávislá od hmotnosti dieťaťa. Aby sa hojdačka dostala do pohybu, dieťa musí vyvinúť na lano tlak v pravidelných intervaloch, a súčasne musí vyrovnať nohy. Túto silovo-svalovú činnosť musí robiť presne v takej istej perióde, akou periódou sa kýva hojdačka. Pokiaľ sa táto podmienka nesplní, hojdačka sa dá do pohybu len veľmi ťažko, alebo vôbec.
Rezonanciu možno znázorniť pomocou veľmi jednoduchého experimentu znázorneného na obrázku 7.5. Kovová tyč je voľne vložená do dvojice závesných otvorov stojanu Na tyč sme zavesili na rôzne dlhých nitiach ľahké drevené guličky atď. Jednu ťažkú guľu (D) sme zavesili na tyč za závesným otvorom tak, aby sa dala meniť dĺžka nite. Ak napríklad dĺžku nite nastavíme tak, aby bola rovnaká ako dĺžka nite tretej drevenej guličky, a kovovú guličku necháme kmitať v rovine kolmej k tyči, časť svojej energie odovzdá prostredníctvom tyče dreveným guličkám. Drevené guličky – okrem jednej, ktorá visí na rovnako dlhej niti (a má rovnako dlhú periódu kmitu) – nejavia vo všeobecnosti žiadnu ochotu energiu prevziať. Toto kyvadlo, s drevenou guličkou a s rovnakou dĺžkou nite sa však začne kývať. Bude mať čoraz väčšiu amplitúdu kmitov, dokonca jej amplitúda bude rásť tak, že prekoná aj amplitúdu kovovej guličky. Ak zmeníme dĺžku nite kovovej guličky, jav sa zopakuje s inou drevenou guličkou.
Princíp rezonancie využívajú otáčkomery určitého typu, iným slovom tachometre (jednotné číslo tachometer); ich pomocou merajú rýchlosť otáčok rôznych motorov. Na spoločnom základe umiestnia pružné jazyky rôznej dĺžky a keď prístrojom sa dotknú osi otáčajúceho sa motora, tachometer preberie tie jemné chvenia, ktoré sú spôsobené otáčaním motora; v jeho dôsledku preberie voľným okom viditeľné vibrácie ten jazyk tachometra, ktorého vlastná doba kmitov najviac súhlasí s periódou otáčania motora. Ostatné jazýčky zostanú bez pohnutia. Na merítku umiestnenom pred pružnými jazýčkami sa dá bezprostredne odčítať koľkokrát sa motor otočí za jednu minútu.