Resonancia frente a frecuencia natural
La resonancia y la frecuencia natural son dos temas muy importantes discutidos bajo el tema ondas y vibraciones. También juega un papel vital en campos como la teoría de circuitos, la gestión de desastres, la ingeniería e incluso las ciencias de la vida. Este artículo tratará de discutir estos dos fenómenos, su significado, sus similitudes y finalmente sus diferencias.
Frecuencia Natural
Todo sistema tiene una propiedad llamada frecuencia natural. La frecuencia natural de un sistema es muy importante; es la frecuencia que seguirá el sistema, si el sistema está provisto de una pequeña oscilación. Eventos como terremotos y vientos pueden destruir objetos con la misma frecuencia natural que el evento mismo. Es muy importante comprender y medir la frecuencia natural de un sistema para protegerlo de tales desastres naturales. La frecuencia natural está directamente relacionada con la resonancia. Se explicará más adelante. Sistemas como edificios, circuitos electrónicos y eléctricos, sistemas ópticos, sistemas de sonido e incluso sistemas biológicos tienen frecuencias naturales. Pueden ser en forma de impedancia, oscilación o superposición según el sistema.
Resonancia
Cuando un sistema (por ejemplo, un péndulo) recibe una pequeña oscilación, comenzará a oscilar. La frecuencia con la que oscila es la frecuencia natural del sistema. Ahora imagine una fuerza externa periódica aplicada al sistema. La frecuencia de esta fuerza externa no es necesariamente similar a la frecuencia natural del sistema. Esta fuerza intentará hacer oscilar el sistema a la frecuencia de la fuerza. Esto crea un patrón desigual. Parte de la energía de la fuerza externa es absorbida por el sistema. Ahora consideremos el caso donde las frecuencias son las mismas. En este caso, el péndulo oscilará libremente absorbiendo la máxima energía de la fuerza externa. Esto se llama resonancia. En este caso, incluso si el péndulo y la fuerza no estuvieran en la misma fase, el péndulo eventualmente se adaptaría a la fase de la fuerza. Esta es una oscilación forzada. Dado que el péndulo absorbe la mayor cantidad de energía en resonancia, la amplitud del péndulo es máxima en resonancia. Este es el peligro que traen los terremotos y las tormentas. Supongamos que la frecuencia natural de un edificio es la misma que la del terremoto, el edificio se balanceará con la amplitud más alta y eventualmente se derrumbará. También hay un estado de resonancia en los circuitos LCR. La impedancia de cualquier combinación LCR depende de la frecuencia de la corriente alternativa. La resonancia tiene lugar a la impedancia mínima. La frecuencia correspondiente a la frecuencia mínima es la frecuencia de resonancia. En la impedancia más alta, se dice que el sistema es antirresonante. Esta resonancia y antirresonancia se utilizan ampliamente en circuitos de sintonización y circuitos de filtro respectivamente.
¿Cuál es la diferencia entre resonancia y frecuencia natural?
• La frecuencia natural es una propiedad de un sistema.
• La resonancia es un evento que ocurre cuando un sistema recibe la fuerza periódica externa que tiene la frecuencia natural.
• La frecuencia natural se puede calcular para un sistema.
• La amplitud de la fuerza suministrada determina la amplitud de la resonancia.
