Собственная частота объекта и явление резонанса!

Я читал о термине «собственная частота» во многих местах. Но я не нашел объяснения тому, что вибрирует. Было довольно неловко, когда я не мог четко ответить своей младшей сестре, когда она попросила меня объяснить естественную частоту и резонанс. Изучая динамический анализ, я фактически определил эту собственную частоту для различных систем. Но когда я действительно думал об этом, мне просто не приходилось четко определять термин собственная частота. И этот вопрос далее подводит меня к явлению Резонанса. Я слышал, что отказ от резонанса является причиной того, что солдаты не маршируют по мостам, и это явление является точной причиной возникновения биений.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Все ответы полезны. Но цель, как я ясно сказал, состоит в том, чтобы заставить меня понять. Поэтому я был бы признателен, если бы вы могли дать полную картину, которую я еще не получил ни от одного из ответов!

Ответы (2)

Поскольку вы хотите ответить маленькому ребенку, я бы просто начал с веса на пружине, желательно с физической демонстрацией под рукой. Покажите, как он отскакивает с определенной скоростью, независимо от того, как вы изначально растягивали его. Затем, возможно, покажет другую резонансную скорость, когда вы измените вес или длину пружины. Это заботится о части «собственной резонансной частоты».

Затем, может быть, немного сложнее: осторожно постучите по весу (вертикально) на частоте резонанса и покажите, как растет амплитуда. Затем коснитесь с другой скоростью и наблюдайте, как амплитуда падает или становится псевдослучайной.

@don_Gunner94 Я обнаружил, что качели — лучший пример для ребенка.

Собственная частота (или частоты) не связана с тем, что вызвало вибрацию, это свойство объекта: он «предпочитает» вибрировать таким образом, а заставить его вибрировать по-другому труднее.

Возьмите предмет, скажем, колокольчик. Ударь молотком.

Когда вы впервые ударяете по нему, в материале начинается вибрация множества разных частот. Большинство из них далеки от собственных частот объекта и поэтому быстро исчезают. Те, которые близки к собственным частотам, будут длиться дольше, потому что вибрация теряет энергию в этих модах медленнее, поэтому собственная частота будет сохраняться дольше, чем другие моды. Высококачественные колокольчики и гонг действительно могут звонить своим естественным тоном в течение очень долгого времени.

Резонанс касается того, что происходит, когда вы не просто один раз ударяете по объекту, а продолжаете постоянно его трясти. Энергия может накапливаться в вибрации объекта, и наиболее эффективно это происходит на частотах возбуждения, близких к собственной (или резонансной) частоте объекта.

Теперь, я немного изменил вас, потому что я не говорил об обертонах, но это для другого вопроса.

Это хороший материал. Но что влияет на это свойство? Также почему сказано, что каждая степень свободы имеет свою собственную частоту. Не могли бы вы объяснить это?
Размер, форма и материал определяют значения. Увы, отношения непросты, за исключением простых геометрий (прямой угол — самый простой). Насколько вам комфортно со звуком как с волной и с математикой волн?
Начало резонанса зависит не только от скорости поступления энергии в систему, имеющую тенденцию к вибрации, но и от скорости, с которой система теряет энергию. Если две скорости равны, у вас есть динамическое равновесие — устойчивый предельный цикл. Если поступающая энергия превышает потерянную энергию, что-то в конечном итоге дает - как это произошло с мостом Такома-Нарроуз.
@don_Gunner94 относительно «режимов», хорошим примером, который можно использовать для объяснения вашей сестре, являются качели на детской площадке - тип маятника. В нормальном режиме энергия накачивается в качели в движении вперед или назад либо родителем, толкающим в нужный момент, либо ребенком, покачивающим ногами. Но вращением качелей можно возбудить и другую моду - крутильную моду. В нормальном режиме гравитация и длина маятника определяют собственную частоту. В режиме кручения натяжение поддерживающих цепей или веревки и масса ребенка (продолжение)
@don_Gunner94 ... (фактически момент инерции) определяет собственную частоту. В обоих случаях у вас есть гармонический осциллятор, и пока вы подаете энергию со скоростью, с которой она теряется и которая может быть получена соответствующей модой, у вас есть резонанс.