Resonancia
[3] Cuando una fuerza oscilatoria se aplica en una frecuencia resonante de un sistema dinámico, el sistema oscila en una amplitud más alta que cuando la misma fuerza se aplica en otra frecuencia no resonante.
Otro ejemplo puede se la resonancia eléctrica, ocurre en un circuito con condensador e inductores porque el campo magnético colapsante del inductor genera una corriente eléctrica en sus devanados que carga el condensador, y entonces la descarga del condensador proporciona una corriente eléctrica que genera un campo magnético en el inductor.
Una vez que el circuito está cargado, la oscilación se auto-sostiene, y no hay acción de conducción periódica externa.
Esto es análogo a un péndulo mecánico, donde la energía mecánica se convierte una y otra vez de cinética a potencial, y ambos sistemas son formas de osciladores armónicos simples.
La resonancia ocurre extensamente en la naturaleza y es explotada en muchos dispositivos hechos por el hombre.
[5] Los motores de los cohetes para la Estación Espacial Internacional (EEI) son controlados por piloto automático.
Normalmente, los parámetros instalados para controlar el sistema de control del motor para el módulo Zvezda hacen que los motores de los cohete impulsen la Estación Espacial Internacional a una órbita superior.
Tome en cuenta que ωr es real y distinta de cero si
, por lo tanto, este sistema solo puede resonar cuando el oscilador armónico está significativamente amortiguado.
La ganancia y la fase se pueden trazar frente a la frecuencia en un diagrama de Bode.
Aquí, la resonancia corresponde físicamente a tener una amplitud relativamente grande para las oscilaciones en estado estacionario del voltaje a través del condensador en comparación con su amplitud en otras frecuencias de activación.
La frecuencia de resonancia no siempre tiene que tomar la forma dada en los ejemplos anteriores.
Como se muestra arriba, en el dominio de Laplace, el voltaje a través del inductor es usando las mismas definiciones para ω 0 y ζ que en el ejemplo anterior.
Si bien el circuito en su conjunto tiene una frecuencia natural en la que tiende a oscilar, las diferentes dinámicas de cada elemento del circuito hacen que cada elemento resuene a una frecuencia ligeramente diferente.
Puede causar movimientos de balanceo violentos e incluso fallas catastróficas en estructuras construidas incorrectamente, incluidos puentes, edificios, trenes y aviones.
El edificio Taipei 101 se basa en un 660 toneladas (727,5 ST; 660 000 kg) —un amortiguador de masa— para cancelar la resonancia.
Además, la estructura está diseñada para resonar a una frecuencia que normalmente no ocurre.
Reloj mantiene el tiempo por resonancia mecánica en un volante, péndulo o cristal de cuarzo.
Para los humanos, la audición normalmente se limita a frecuencias entre aproximadamente 20 Hz and 20,000 Hz (20 kHz),[8] Muchos objetos y materiales actúan como resonadores con frecuencias resonantes dentro de este rango, y cuando se golpean vibran mecánicamente, empujando el aire circundante para crear sonido.Esta es la fuente de muchos sonidos de percusión que escuchamos.
La luz confinada en la cavidad se refleja varias veces produciendo ondas estacionarias para ciertas frecuencias resonantes.
Los tipos de resonador también están diseñados para cumplir con otros criterios, como la cintura mínima del haz o no tener un punto focal (y, por lo tanto, luz intensa en ese punto) dentro de la cavidad.
En mecánica celeste, se produce una resonancia orbital cuando dos cuerpos en órbita ejercen una influencia gravitacional periódica entre sí, generalmente debido a que su período orbital está relacionado por una relación de dos enteros pequeños.
Las resonancias orbitales mejoran en gran medida la influencia gravitacional mutua de los cuerpos.
El caso especial de resonancia 1: 1 (entre cuerpos con radios orbitales similares) hace que grandes cuerpos del Sistema Solar despejen el vecindario alrededor de sus órbitas expulsando casi todo lo demás a su alrededor.
La NMR también se usa habitualmente en técnicas avanzadas de imágenes médicas, como imagen por resonancia magnética (IRM).
En ese caso, la fórmula proviene del propagador ] de la partícula, con su masa reemplazada por el número complejo M + iΓ.
Los osciladores con factores de alta calidad tienen bajo amortiguación, lo que tiende a hacerlos resonar más tiempo Los resonadores con factores Q más altos resuenan con amplitudes mayores (a la frecuencia resonante) pero tienen un rango más pequeño de frecuencias alrededor de la frecuencia a la que resuenan.
Por lo tanto, un alto Q circuito sintonizado en un radio recibidor sería más difícil de sintonizar, pero tendría mayor selectividad,haría un mejor trabajo al filtrar las señales de otras estaciones que se encuentran cerca del espectro.
[14] Los físicos e ingenieros utilizan muchas cantidades alternativas para describir cuán amortiguado está un oscilador que están estrechamente relacionados con su factor de calidad.
vincula la amplitud del oscilador a la fuerza impulsora en el espacio de frecuencias:[16]
