Rezonana

Etimologie: Cuvntul rezonan provine din limba latin, n care resonare nseamn a rsuna, a repeta un sunet sau o vibraie.Scurt istoric: Galileo Galilei a definit n 1602 fenomenul de rezonan, pe care l-a descoperit n urma experimentelor sale cu pendule i corzi. Galilei a cronometrat cu ajutorul propriului puls perioada de oscilaie a unui candelabru care se balansa sub aciunea curenilor de aer n Catedrala din Pisa. El a descoperit astfel c perioada de oscilaie nu depinde de amplitudinea de oscilaie dac aceasta rmne sub anumite valori. 1687 - Isaac Newton a publicat lucrarea Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, n care formuleaz legile micrii i legea gravitaiei universale 1714 - Brook Taylor a determinat frecvena fundamental a unei coarde elastice

vibrante n funcie de tensiunea i masa pe unitatea de lungime, prin rezolvarea unei ecuaii difereniale ordinare 1733 - Daniel Bernoulli a determinat frecvena fundamental i armonicile unui lan suspendat prin rezolvarea unei ecuaii difereniale ordinare, i anul urmtor a rezolvat ecuaia diferenial ordinar pentru vibraiile unei bare elastice fixate la un capt. 1739 - Leonhard Euler a rezolvat ecuaia diferenial ordinar pentru un oscilator armonic forat i a observat fenomenul de rezonan

Pendulul lui Galileo Galilei

Pendulul lui Newton

3

1887 experimentul MichelsonMorley a ncercat s detecteze micarea relativ a materiei n vid naintat staionar, i a iniiat o linie de cercetare care n cele din urm a condus la teoria relativitii restrnse; experimente recente cu rezonatoare au confirmat absena oricrei adieri la nivelul 10-17 1877 - Ludwig Boltzmann a sugerat c strile energetice ale unui sistem fizic ar putea fi discrete; a urmat descoperirea efectului fotoelectric de ctre Heinrich Hertz n 1887, i ipoteza cuantic a lui Max Planck de la 1900, conform creia orice sistem energetic atomic radiant poate fi, teoretic, mprit ntr-un numr de "elemente de energie" discrete, (epsilon), astfel nct fiecare din aceste elemente de energie este proporional cu frecvena cu care fiecare dintre ele radiaz individual energie La finalul secolului XIX, Tesla a demonstrat c folosind o reea electric de rezonant i ceea ce n acel timp era cunoscut drept "curent de nal frecvent" (azi se consider de joas frecvent), era nevoie doar de un conductor pentru a alimenta un sistem electric, fr a fi necesar niciun alt conductor. Tesla a denumit acest fenomen "transmisia de energie electric prin intermediul unui singur cablu fr ntoarcere". A conceput i proiectat circuitele electrice rezonante formate dintr-o bobina i un condensator, eseniale pentru emisia i recepia de unde radioelectrice, graie fenomenului de rezonant 1905 Albert Einstein a explicat efectul foto-electric confirmnd ipoteza lui Planck; n 1916 A. Einstein a enunat principiile laserului 1912 - Henri Poincar a piblicat lucrarea Sur la thorie des quanta 1925 - Werner Heisenberg i Adam Jonathon au dezvoltat mecanica matriceal i Erwin Schrdingera abordat mecanica ondulatorie Fenomenul de rezonan magnetic nuclear (RMN) n fascicule moleculare a fost descris i msurat pentru prima oar de ctre Isidor Isaac Rabi n anul 1938, iar formularea electrodinamicii cuantice de ctre RP Feynman, F. Dyson, J. Schwinger i S.I. Tomonaga a avut loc n anii 1940 n anul 1946, Felix Bloch i Edward Purcell au dezvoltat tehnica utilizrii RMN n lichide i n solide. Domeniul rezonanei este n curs de studiere, astfel ncat se inregistreaz continuu progrese.

4

2.1. Teoria rezonanei. Definiie: Rezonana este fenomenul fizic prin care dou corpuri transfer selectiv energie (cum ar fi energia cinetic i energia potenial n cazul unui pendul). Corpul care eman energie se numete excitator, iar corpul care primete energie se numete oscilator.Condiiile rezonanei: Frecvenele la care amplitudinea rspunsului constituie un maxim relativ sunt cunoscute ca frecvene de rezonan. La aceste frecvene, chiar i fore mici periodice de acionare pot produce oscilaii de amplitudine mare, deoarece sistemul stocheaz energia oscilatorie. Fenomenul de rezonan are loc cnd amplitudinea oscilatorului este maxim iar perioada oscilatorului este egala cu perioada excitatorului.Generic exist dou tipuri de rezonan: liniar i neliniar.Aplitudinea oscilatiilor induse este maxim n cazul frecvenelor de rezonan, tinznd ctre infinit dac nu sunt frecri. Cu toate acestea exist pierderi de la un ciclu la altul numite amortizare. Atunci cnd amortizarea este mic, frecvena de rezonan este aproximativ egal cu frecvena natural a sistemului. Unele sisteme au frecvene de rezonan distincte multiple.Exemple:cuplajul

Sistemul excitator

Sistemul excitat

5

2.2. Tipuri de rez onan:

1 Rezonan mecanic

2 Rezonan acustic

3 Rezonan orbital

4 Rezonan electro-magnetic

5 Rezonan optic

6 Rezonan atomic i molecular

Rezonana acusticRezonana acustic este un fenomen care presupune propagarea undelor sonore de la un emitor (vibrator) ctre un receptor (rezonator) care intr n oscilaie, dac una dintre frecvenele vibraiilor rezonatorului este egal sau foarte apropiat de frecvena cu care vibreaz emitorul.Rezonana acustic a instrumentelor muzicale cu coarde este oscilaia de o anumit frecven indus ntr-o coard, care produce o not de aceeai frecven n spaiul din vecintate, n general n cutia de rezonan a instrumentului, de exemplu chitara. Fenomenul se manifest identic i n cavitatea bucal sau nazal, atunci cnd vorbim sau cnd cntm. Rezonana acustic este un element important pentru constructorii de instrumente muzicale, deoarece majoritatea lor folosesc rezonatori, cum ar fi corzile i corpul unei viori, lungimea tubului unui flaut, i forma membranei tobei, i este, de asemenea, important pentru auz. De exemplu, rezonana unui element de structur rigid, numit membrana bazilar din urechea intern permite celulelor ciliate de pe membran s detecteze sunetul. La fel ca rezonana mecanic, rezonan acustica poate duce la eecul catastrofal al vibratorului. Exemplu clasic este spargerea unui pahar cu un sunet la exact frecvena de rezonan a sticlei.Energia undei sonore trebuie s fie suficient de mare fa de distana care separ corpurile n cauz. Un obiect acustic rezonant are, de obicei, mai mult de o frecven de rezonan, n special la armonici de rezonan mai puternic. Corzile din instrumentele muzicale au, la ntindere, frecvene de rezonan direct legate de masa, lungimea, si tensiunea din coard. Lungimea de und care va crea prima rezonan n coard este egal cu de dou ori lungimea corzii. Rezonane mai mari corespund lungimilor de und care sunt divizori ntregi ai lungimii de und fundamentale. Frecvenele corespunztoare sunt legate de viteza v a unei unde care traverseaz coarda conform ecuaiei:

unde L este lungimea corzii (pentru o coard fixat la ambele capete) i n = 1, 2, 3 ... Viteza undei printr-o cord sau fir este legat la tensiunea T i masa pe unitatea de lungime :

Deci, frecvena este legat de proprietile coardei prin ecuaia:

unde T este tensiunea, este masa pe unitatea de lungime, iar m este masa total.

Rezonana Schumann

Nu doar persoanele mai n vrst, ci i tinerii au senzaia c totul s-a accelerat excesiv. Ieri a fost carnavalul, n scurt timp e Saptmna Sfnt i puin mai ncolo Crciunul. Acest sentiment este iluzoriu, sau are o baz real? Prin rezonana Schumann se poate da o explicaie. Fizicianul german W.O. Schumann a constatat n 1952 c Pamntul este ncercuit de un cmp electromagnetic puternic, care se formeaz n partea inferioar a ionosferei, la aproximativ 100 km deasupra noastr. Acest cmp are o rezonan (denumit rezonana Schumann), aproximativ egal cu 7,83 pulsaii pe secund. Este ca un fel de memorie responsabil de echilibrul biosferei, mediul natural de care depind toate formele de via. S-a verificat c toate vertebratele i creierul nostru au aceeai frecven de 7,83 hertzi. Empiric s-a fcut constatarea c nu putem fi sntoi n afara acestei frecvene biologice naturale. Cnd astronauii ieeau n cltorii spaiale, ieeau din rezonana Schumann i se mbolnveau. Dac erau supui aciunii unui simulator Schumann, i recuperau echilibrul i sntatea. De mii de ani, btile inimii Pmntului au avut aceast frecven de 7,83 pulsaii pe secund i viaa s-a dezvoltat ntr-un relativ echilibru ecologic. Se pare c ncepnd din anii 80, i ceva mai accentuat din anii 90, aceast frecven a trecut de la 7,83 la 11 i 13 hertzi. Inima planetei s-a dereglat. Ca urmare, au aprut dezechilibre ecologice: perturbaii climatice, activitate vulcanic crescnd, mari tensiuni degenerate n conflicte mondiale, creterea general a comportamentelor deviate la oameni, etc.

16

Datorit acestei accelerri generale, o zi de 24 de ore este perceput ca avnd doar 16. Din aceast cauz, percepia c totul se desfoar prea repede nu este iluzorie. Ar avea baz real n aceast schimbare a rezonanei Schumann. Se poate avansa o teorie, recurent ntre marii cosmologi i biologi, c Pmntul este, efectiv, un superorganism viu, c noi i planeta formm o entitate unic. Adic noi, fiinele umane suntem pmnt care simte, gndete, iubete si venereaz. De ce suntem aa? Pentru c avem aceeai natur bioelectric i suntem nconjurai de aceleai unde rezonante Schumann. Gaia, mama Terra, acest superorganism viu trebuie s gseasc echilibrul natural... ca orice organism viu, dar nu se tie ce pre va trebui pltit de ctre biosfer i fiine. Aici se deschide spaiul pentru grupurile ezoterice i ali futuriti care vor proiecta scenarii, cnd dramatice cu catastrofe teribile, cnd dttoare de speran, cum ar fi apariia celei de-a patra dimensiuni, prin care toate fiinele vom fi mai intuitive, mai spirituale i mai sincronizate cu bioritmul planetei. Rezonanele Schumman (RS) sunt un set de vrfuri de spectru n poriunea spectrului cmpului electromagnetic al Pmntului de frecven extrem de joas (ELF). Rezonanele Schumann sunt rezonanele globale electromagnetice, excitate de descrcrile electrice n cavitatea format de suprafaa Pmntului i ionosfer.

Poate vocea uman s sparg un pahar?

n cele ce urmeaz ne vom referi la cazul unui pahar i vom ncerca s explicm fenomenele care se petrec cnd o surs de unde sonore genereaz sunete cu frecvene egale cu frecvena natural de rezonan a paharului. Exist oameni care pot face acest lucru, unul dintre cei faimoi pentru asta fiind starul rock care a trecut cu succes de testele specialitilor show-ului de televiziune Mythbusters.n fapt nu avem de-a face cu o oscilaie a ntregului pahar, ci doar cu o micare de du-te-vino a buzei acestuia, n preajma sursei de unde sonore, deci n imediata vecintate a difuzorului. Dac propagarea undelor sonore are loc cu aceeai frecven cu care vibreaz, n mod natural, graie constituiei sale, marginea superioar a paharului, atunci micarea paharului se va acumula succesiv i astfel va fi amplificat pn la spargerea acestuia, aa cum se poate vedea n scena video de pe urmtorul slide, care red n slow motion cele ntmplate n fraciunea de secund n care are loc fisurarea sticlei.

Exemplu: Diapazoanele avnd cutie de rezonan sunt folosite pentru experimente de rezonan i disonan. Frecvena standard este de 440 Hz.Dispozitivul de schimbarea frecvenei se monteaz pe un bra aldiapazonului, iar setul conine n afara diapazoanelor i un ciocan de lovire.

19

Prbuirea podului de peste Tacoman 1940, s-a inaugurat un pod maiestuos peste strmtoarea Tacomei , Statele Unite ale Americii. Cei care l traversau au constatat ns c podul se legna foarte puternic, chiar sub btaia vntului. La doar patru luni de la inaugurare, sub un vnt care btea cu 70 km/h, podul a nceput s oscileze foarte puternic chiar dac a fost proiectat s reziste pn la un vnt de 190 km/h. Cei care se aflau pe pod i-au abandonat mainile i s-au trt la capetele podului deoarece amplitudinea oscilaiilor a atins patru metri. Cteva ore mai trziu, podul a cedat i o mare parte din el s-a prbuit n apele Tacomei.

Dispozitive de verificare a comportrii cldirilor la seism

20