Rezonans akustyczny- Zjawisko rezonansu zachodzące dla fal dźwiękowych. Występuje gdy częstotliwość drgań fali dźwiękowej jest równa częstotliwości drgań własnych ciała, na które ta fala pada. Na skutek drgań cząsteczek powietrza, na ciało wywierane jest zmienne ciśnienie, które wprawia je w ruch drgający wywołując drgania wymuszone.

Drgania swobodne- drgania jakie wykonuje układ mechaniczny wychylony z położenia trwałej równowagi, jeżeli nie działają nań żadne inne siły poza tymi, które określają położenie równowagi. Przeciwieństwem drgań swobodnych są drgania wymuszone i drgania tłumione. Przykładem drgań swobodnych może być wahadło bez tarcia i oporu powietrza.

W wyniku zjawiska rezonansu, można łatwiej usłyszeć, czy dany dźwięk jest czysty czy fałszywy. Czysty dźwięk pobudza do drgań struny o częstotliwości drgań równej częstotliwości drgań strun. Dźwięk fałszywy, o niedopasowanej częstotliwości pobudza do drgań sąsiednie struny ale w różnym stopniu, w wyniku czego barwa dźwięku pobudzonego instrumentu strunowego jest inna niż fali padającej.

Przykłady: kamerton poruszający drugi kamerton o tych samych drganiach własnych, kamerton-nastrojona struna w gitarze,

Rezonans mechaniczny zachodzi wówczas, gdy częstość siły wymuszającej ω jest równa częstości własnej układu ω₀ (czyli dla częstotliwości f = f₀). W warunkach rezonansu wzrasta gwałtownie amplituda drgań układu oraz jego energia.

Rezonans akustyczny

Zjawiskiem bardzo ważnym w całej nauce o falach jest rezonans. Polega on na tym, że jeśli mamy dwa układy (instrumenty, elementy instrumentów), które mogą drgać, to jeśli istnieje między nimi połączenie umożliwiające propagację (czyli po prostu rozchodzenie się) fali dźwiękowej, to drgania jednego elementu będą przekazywane innemu elementowi. O właściwym rezonansie mówimy jednak dopiero wtedy, gdy owo przekazywanie energii akustycznej osiąga największą efektywność.

Przykład - rezonans strun gitarowych

Jeżeli dysponujemy prawidłowo nastrojoną gitarą, to pokazanie zjawiska rezonansu akustycznego jest bardzo łatwe. Wystarczy przycisnąć 6-tą strunę (najgrubszą) na piątym progu i pobudzić ją do drgań.

 

Bez trudu daje się zauważyć, że do drgań pobudzi się także struna 5-ta (oczywiście, jeśli nic nie blokuje jej drgań).

Ciekawe w zjawisku rezonansu jest to, że tylko ta jedna struna jest pobudzana w tym przypadku (pozostałe 4 struny gitary nie drgają). Jeśli chcemy za pomocą drgań 6-tej struny pobudzić do drgań strunę 4-tą, to należałoby 6-tą strunę przycisnąć na progu 9-tym.

Wyjaśnienie zjawiska rezonansu akustycznego

Zjawisko rezonansu zachodzi wtedy gdy częstotliwości drgań są do siebie dopasowane. Przy prawidłowo nastrojonej gitarze struna 6-ta przyciśnięta na 5-tym progu ma taką samą częstotliwość drgań tonu podstawowego (najważniejszego w tym przypadku), jak nie przyciśnięta struna 5-ta. Dlatego zachodzi przekazanie energii drgań od jednej struny do drugiej.

Gdy częstotliwości nie są do siebie dopasowane (jak to jest w przypadku pozostałych strun), to przekazywanie energii zachodzi znacznie słabiej (najczęściej tak słabo, że jest niezauważalne).

Warunek rezonansu
Możemy tu sformułować więc warunek przy którym zachodzi rezonans - czyli  maksymalne przekazywanie energii drgań od elementu wymuszającego drgania, do elementu pobudzanego do drgań. Jest to warunek równości częstotliwości:

f _{drgań swobodnych El pobudzanego} = f _{drgań swobodnych el wymuszającego}

Czy owo dopasowanie musi być idealne?

- Niekoniecznie. Drobne niedopasowania tych częstotliwości nie niszczą całkowicie rezonansu. Jednak zasada ogólna jest taka, że im bliższe sobie są owe częstotliwości, tym skuteczniej przekazywana jest energia drgań.

Największą wartość amplitudy drgań wymuszonych osiąga się dla częstotliwości wymuszania zgodnej z częstotliwością drgań własnych układu.

---