תהודה לעומת תדר טבעי
תהודה ותדר טבעי הם שני נושאים חשובים מאוד שנדונו תחת הנושא גלים ורעידות. זה גם ממלא תפקיד חיוני בתחומים כמו תורת המעגלים, ניהול אסונות, הנדסה ואפילו מדעי החיים. מאמר זה ינסה לדון בשתי התופעות הללו, במשמעותן, בדמיון שלהן ולבסוף בהבדלים ביניהן.
תדר טבעי
לכל מערכת יש תכונה הנקראת התדר הטבעי. התדר הטבעי של מערכת חשוב מאוד; זהו התדר שהמערכת תעקוב אחריה, אם המערכת תסופק עם תנודה קטנה.אירועים כמו רעידות אדמה ורוחות עלולים לגרום להרס של עצמים באותה תדירות טבעית כמו האירוע עצמו. חשוב מאוד להבין ולמדוד את התדר הטבעי של מערכת על מנת להגן עליה מפני אסונות טבע כאלה. תדר טבעי קשור ישירות לתהודה. זה יובהר בהמשך. למערכות כמו מבנים, מעגלים אלקטרוניים וחשמליים, מערכות אופטיות, מערכות קול ואפילו מערכות ביולוגיות יש תדרים טבעיים. הם יכולים להיות בצורה של עכבה, תנודה או סופרפוזיציה בהתאם למערכת.
Resonance
כאשר המערכת (למשל: מטוטלת) מקבלת תנודה קטנה, היא תתחיל להתנדנד. התדירות שבה היא מתנדנדת היא התדר הטבעי של המערכת. כעת דמיינו כוח חיצוני תקופתי המופעל על המערכת. התדירות של הכוח החיצוני הזה לא בהכרח דומה לתדר הטבעי של המערכת. כוח זה ינסה להניע את המערכת לתדר הכוח.זה יוצר דפוס לא אחיד. חלק מהאנרגיה מהכוח החיצוני נספגת על ידי המערכת. כעת הבה נבחן את המקרה בו התדרים זהים. במקרה זה, המטוטלת תתנדנד בחופשיות עם מקסימום אנרגיה הנספגת מהכוח החיצוני. זה נקרא תהודה. במקרה זה, גם אם המטוטלת והכוח לא היו באותו שלב, המטוטלת תסתגל בסופו של דבר לשלב הכוח. זוהי תנודה מאולצת. מכיוון שהמטוטלת סופגת את כמות האנרגיה הגבוהה ביותר בתהודה, המשרעת של המטוטלת היא מקסימום בתהודה. זו הסכנה שמביאות רעידות אדמה וסערות. נניח שהתדר הטבעי של בניין זהה לזה של רעידת האדמה, הבניין יתנדנד עם המשרעת הגבוהה ביותר ובסופו של דבר יקרוס. יש גם מצב תהודה במעגלי LCR. העכבה של כל שילוב LCR תלויה בתדירות הזרם החלופי. התהודה מתרחשת בעכבה המינימלית. התדר המקביל לתדר המינימלי הוא תדר התהודה.בעכבה הגבוהה ביותר, אומרים שהמערכת נוגדת תהודה. תהודה ואנטי-תהודה זו נמצאים בשימוש נרחב בכוונון מעגלים ומעגלי סינון בהתאמה.
מה ההבדל בין תהודה לתדר טבעי?
• תדר טבעי הוא תכונה של מערכת.
• תהודה היא אירוע המתרחש כאשר מערכת מסופקת בכוח המחזורי החיצוני בעל התדר הטבעי.
• ניתן לחשב תדר טבעי עבור מערכת.
• משרעת הכוח המסופק קובעת את משרעת התהודה.
