دانشنامهپدیده
تشدید (رزونانس) Resonance
تشدید (رزونانس) پدیدهای است که وقتی بسامد نیروی خارجی با بسامد طبیعی یک سامانه برابر شود، دامنهٔ نوسان آن به‌طور چشمگیری بزرگ میشود.
نام‌های دیگر: رزونانس
اگر کودکی را روی تاب هل بدهید، بهترین زمان برای هل دادن دقیقاً وقتی است که تاب به عقب‌ترین نقطه رسیده است. با هل‌های کوچک و هم‌زمان، دامنهٔ حرکت بزرگ میشود. این همان تشدید است: انرژی با ریتم درست به سامانه می‌رسد و روی هم انباشته میشود.
تشدید چگونه کار می‌کند؟
هر سامانهٔ نوسانی (آونگ، سیم، ستون هوا، پل) بسامد یا بسامدهایی دارد که در آن‌ها به‌طور طبیعی نوسان می‌کند؛ این‌ها بسامدهای طبیعی‌اند. اگر نیروی خارجی با بسامدی نزدیک بسامد طبیعی بر سامانه وارد شود، در هر دوره انرژی بیشتری به نوسان می‌رسد و دامنه رشد می‌کند. بالاخره اتلاف انرژی (مثل اصطکاک) دامنه را محدود می‌کند. اگر میرایی کم باشد، دامنه می‌تواند خطرناک شود.
نمونه‌های روزمره
- ساز موسیقی: بدنهٔ گیتار و ویولن با تشدید صدای تار را بلند می‌کند.
- رادیو: مدار تنظیم گیرنده را با بسامد ایستگاه هم‌آهنگ می‌کنیم تا همان را بگیرد.
- امآرآی و ساعتهای کوارتز بر پایهٔ تشدید کار می‌کنند.
- لیوان شیشه‌ای که با صدای آوازخوان‌ها میشکند، اگر بسامد صدا با بسامد طبیعی لیوان برابر و بسیار بلند باشد.
تشدید و ساختمان‌ها
مهندسان باید ساختمان و پل را طوری طراحی کنند که بسامد طبیعی‌شان به بسامد باد یا زلزله و گام سربازان نزدیک نباشد. زلزله می‌تواند ساختمانی را که بسامد طبیعی‌اش با بسامد غالب لرزش زمین نزدیک است بیشتر بلرزاند. پل تاکوما نَروز در ایالت واشنگتن در سال ۱۹۴۰ با نوسان‌های ناشی از باد فروریخت؛ منشأ دقیق آن را بیشتر ناپایداری آیرودینامیکی می‌دانند تا تشدید ساده.
تشدید در ستون هوا و موج ایستاده
لولهٔ سازهای بادی و تار گیتار بسامدهای تشدید دارند که در آن موج ایستاده پدید می‌آید. در نجوم هم تشدید مداری رخ میدهد: سه قمر درونی از قمرهای گالیله‌ای مشتری (آیو، اروپا و گانیمد) با نسبت دورهٔ ۱ به ۲ به ۴ در تشدید مداری‌اند. ستاره‌ها هم می‌تپند و فرکانس طبیعی دارند.
پرسش‌های رایج
### تشدید یا رزونانس چیست؟
تشدید پدیدهای است که در آن نیروی خارجی با بسامد نزدیک بسامد طبیعی سامانه، دامنهٔ نوسان را بهشدت افزایش میدهد.
### چرا لیوان با صدا میشکند؟
اگر صدایی بسیار بلند با بسامد طبیعی لیوان همبسامد شود، لرزش لیوان آنقدر بزرگ میشود که ساختار شیشه تحمل نمیکند و میشکند.
### تشدید در زندگی روزمره چه کاربردی دارد؟
در ساز موسیقی، رادیو، امآرآی و ساعتهای کوارتز از تشدید استفاده میشود تا نوسان مطلوب تقویت شود.
### آیا تشدید همیشه خطرناک است؟
نه. تشدید در بسیاری از فناوریها مفید است، ولی در سازهها اگر بسامد نیروی خارجی با بسامد طبیعی همخوان شود، ممکن است آسیب ایجاد کند.