Механический резонанс - что это?

Самый простой пример из жизни – это раскачивание качелей.

Вы можете своей силой раскачать качели – туда-сюда, туда-сюда…

Однако если вы их просто толкнете, они тоже будут качаться. Если не изменять свойств самих качелей, то частота их колебаний будет одинакова при разной температуре и давлении, днём и ночью, хорошее у вас настроение или не очень. Почему? Да потому, что всякая механическая система имеет собственную частоту колебаний, характерную именно для неё. И если вы будете воздействовать на систему с той же (или кратной) частотой, она может раскачаться очень сильно. Это и есть явление резонанса!

Качель, маятник, грузик на пружинке – все это примеры простых устройств для наблюдения механических колебаний. Но даже если конструкция не движется заметно нашему глазу, у нее все равно есть собственные частоты колебаний. Например, жилой дом имеет свои частоты колебаний. И если частота толчков при землетрясении совпадёт с частотой собственных колебаний домов – они будут разрушаться.

Проявления эффекта

Мост может быть разрушен ветром, если частота порывов ветра совпадёт с частотой собственных колебаний моста. Наиболее известный инцидент такого рода произошел с мостом через реку Такома в ноябре 1940 г. Вы можете увидеть документальные съёмки здесь.

Звучащий бокал - если взять чистый бокал, наполнить его водой и смочить кромку бокала водой, а затем начать двигать по этой кромке чистым пальцем, можно услышать звук. Палец вызывает колебания стенок бокала, и эти колебания передаются воде и окружающему воздуху. Колебания воздуха – это и есть звук, который достигает ваших ушей. Палец, двигаясь с трением по краю бокала, порождает звуки многих частот, но слышите вы только колебания той частоты, которая  совпала с частотой собственных колебаний системы «бокал+вода». Эти колебания оказались намного громче благодаря резонансу.

Вот здесь вы можете посмотреть на этот эффект своими глазами и послушать своими ушами.

P.S.: Колебания могут быть не только механическими. Например, могут быть акустические или электромагнитные колебания. Резонанс может наблюдаться в любых системах, в которых осуществляются колебания разного рода.