İçeriğe atla

Rezonans (fizik)

Sönümlü bir basit harmonik osilatörde sönüm azalırken genliğin artışı ve rezonans frekansına yaklaşan frekans

Rezonans, fizikte bir sistemin (genellikle doğrusal bir sistemin) bazı frekanslarda diğerlerine nazaran daha büyük genliklerde salınması eğilimidir. Bunlar, o sistemin rezonans (tınlaşım) frekansları olarak adlandırılır. Bu frekanslarda küçük periyodik kuvvetler bile çok büyük genlikler üretebilir.[1]

Sürücü bir kuvvetin enerji takviyesi yapmadığı sönümlü bir salınıcı, mekanik enerjisinin yitip gitmesinden dolayı eninde sonunda durgunluğa varacaktır. Örneğin salıncaktaki bir çocuk, babası arada bir onu hareketin hızıyla aynı yönde ittiği kadar saatlerce sallanıp durabilir. Makinelerdeki ve elektrik devrelerindeki salınımların çoğu zoruna ya da dayatma salınımlardır. Bunlar bir dış kuvvet ya da etki tarafından oluşturulup sürdürülen salınımlardır.

Rezonanslar, sistemin iki ya da daha fazla farklı yükleme biçimleri arasında enerji depolayabildiği ya da transfer edebildiğinde (sarkaç durumunun kinetik ve potansiyel enerjisi gibi) meydana gelir. Ancak döngüler arasında “sönüm” adı verilen bazı kayıplar söz konusudur. Sönüm küçük olduğunda rezonans frekansı yaklaşık olarak sistemin doğal frekansına eşittir. Bazı sistemlerin birden fazla, ayrı rezonans frekansları vardır.

Rezonans olayı mekanik, akustik, elektromanyetik, nükleer manyetik (NMR ), elektron spin (ESR) ve kuantum dalga fonksiyonu rezonansları gibi bütün titreşim tipleri ya da dalgalarda oluşur. Rezonant (yani “tınlayan”) sistemler titreşim üretmek (örn. Müzik aletleri) ya da birçok frekansı yapısında bulunduran karmaşık titreşimlerden özel frekansları ayırt etmek için kullanılır.

Tacoma Narrows köprüsünün yıkılışının film kaydı. (19.1 MiB video, 2:30)

Rezonans, 1602 yılında sarkaç ve müzik aletleri üzerine araştırmaları sonucunda, Galileo Galilei tarafından keşfedilmiştir.

Ayrıca rezonans mühendislikte teorik olarak; “genliğin sonsuza gitmesi” şeklinde açıklanır. Periyodik bir etkinin altında olan sistemde salınımlar olduğunu biliriz. Salınımlar esnasında sistemin normal durumuna göre yaptığı yer değiştirme miktarına genlik denir. Bu salınımlar eğer sistemin doğal frekansına eşit olursa, sistemin genliği sonsuza dek artma eğilimi gösterir; bu olaya rezonans denir. Genliğin sonsuza gitmesiyle yıkıcı sonuçlar oluşabilir. Örneğin; 1940 yılında ABD'nin Washington eyaletinde yapılmış olan Tacoma Asma Köprüsü'nün ulaşıma açıldıktan birkaç ay sonra rüzgarın etkisiyle yıkılması rezonansın varlığını işaret eder.

Kaynakça

  1. ^ Frederick J. Keller, W. Edward Gettys, Malcolm J. Skove (2006). Fizik/Dalgalar, Katılar ve Akışkanlar, Termodinamik ve Optik. Litaratür Yayıncılık. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektromanyetik radyasyon</span>

Elektromanyetik radyasyon, elektromanyetik ışınım, elektromanyetik dalga ya da elektromıknatıssal ışın bir vakum veya maddede kendi kendine yayılan dalgalar formunu alan bir olgudur. Elektromanyetik dalgalar, yüklü bir parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşan, birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşeni bulunan ve bu iki alanın oluşturduğu düzleme dik doğrultuda yayılan, yayılmaları için ortam gerekmeyen, boşlukta c ile yayılan enine dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, frekansına göre değişik tiplerde sınıflandırılmıştır. Bu tipler sırasıyla :

Dalga-parçacık ikililiği teorisi tüm maddelerin yalnızca kütlesi olan bir parçacık değil aynı zamanda da enerji transferi yapan bir dalga olduğunu gösterir. Kuantum mekaniğinin temel konsepti, kuantum düzeyindeki objelerin davranışlarında ‘’parçaçık’’ ve ‘’dalga’’ gibi klasik konseptlerin yetersiz kalmasından dolayı bu teoriyi işaret eder. Standart kuantum yorumları bu paradoksu evrenin temel özelliği olarak açıklarken, alternatif yorumlar bu ikililiği gelişmekte olan, gözlemci üzerinde bulunan çeşitli sınırlamalardan dolayı kaynaklanan ikinci dereceden bir sonuç olarak açıklar. Bu yargı sıkça kullanılan, dalga-parçacık ikililiğinin tamamlayıcılık görüşüne hizmet ettiğini, birinin bu fenomeni bir veya başka bir yoldan görebileceğini ama ikisinin de aynı anda olamayacağını söyleyen Kopenhag yorumu ile açıklamayı hedefler.

<span class="mw-page-title-main">Hertz</span> SI birim sisteminde frekans birimi

Hertz, SI birim sisteminde frekans (sıklık) birimidir. İsmini elektromanyetik dalgaların var olduğunu ilk kanıtlayan kişi olan Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz'den alır. Hertz'in yaygın kullanım alanlarından bazıları genelde sesle alakalı uygulamalarda kullanılan sinüs dalgaları ve müzik notalarını göstermektir. Hertz bazen de foton enerji eşitliği ile enerjiyi temsil etmek amacıyla da kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Mazer</span>

Mazer ya da maser, atomların, dışarıdan uyarılması neticesinde dışarıya salınan radyasyon yardımı ile elde edilen, genliği yükseltilmiş elektromanyetik dalga. Mazer, önceleri ilk mazerin mikrodalga frekansında çalışması sebebiyle İngilizce cümlesindeki kelimelerin baş harflerinin alınmasından türetilmiştir. Bugünse işitme frekansından itibaren, görünen ve morötesi frekanslı elektromanyetik bölgelerde dahi aynı prensip tatbik edildiğinden mazer, Molecular amplification by Stimulated Emission of Radiation olarak tarif edilmektedir. Mazer, uyarılmış radyasyon yayılımıyla mikrodalga veya moleküler dalga kuvvetlendirilmesi demektir. Cihaz, hassas olarak tayin edilmiş frekansta mikrodalga osilasyonları (titreşimleri) ve düşük gürültü seviyeli amplifikasyon (kuvvetlendirme) elde etmeyi sağlar. Bu maksatla atomların ve moleküllerin iç enerjisinden faydalanan bir amplifikatör ve osilatör grubu kullanılır. Aletin çalışmasının temel prensibi olan uyarılmış emisyon, uyarılmış haldeki bir atoma, dışarıdan eşit enerjili bir fotonun çarpması sonucu atomun aynı özellikli bir foton yayması şeklinde meydana gelir. Böylece atoma çarpan foton veya dalgalar çarptıkları uyarılmış atomlar tarafından yayılan fotonlarla kuvvetlenir. Bir mazer, gaz veya katı halde aktif bir ortamdan ibarettir. Sistem çeşitli frekanslar halinde elektromanyetik bir radyasyona maruz bırakılır. İçerideki atomların çoğu bu tesirle yüksek enerjili (uyarılmış) hale gelir. Böylece uyarılmış bir frekans meydana gelir. Aktif ortam, rezonans sağlayan bir boşlukla çevrili olduğundan, tek bir çıkış frekansına eşdeğer osilasyon modlu paralel dalgalar meydana gelir. Çok fazla çeşitli, koherent ve tek renk ışık elde etmek amacıyla oluşturulan optik düzenekler mazerdir. Bunların optik frekanslarda çalışanlarına optik mazer veya lazer adı verilir. Birkaç milimetreden daha uzun dalga boyları için rezonatör olarak metal bir kutu kullanılır.Bu kutunun boyutu titreşim modlarından yalnızca biri atomların yaymış oldukları ışınımların frekanslarıyla çalışacak biçimde belirlenir, kutuda yalnızca bir ses frekansında rezonansa uğramış gibi belirli bir mikro dalga frekansında rezonansa gelir.

<span class="mw-page-title-main">Titreşim</span>

Titreşim bir denge noktası etrafındaki mekanik salınımdır. Bu salınımlar bir sarkaçın hareketi gibi periyodik olabileceği gibi çakıllı bir yolda tekerleğin hareketi gibi rastgele de olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Kuantum mekaniği</span> atom altı seviyede çalışmalar yapan bilim dalı

Kuantum mekaniği veya kuantum fiziği, atom altı parçacıkları inceleyen bir temel fizik dalıdır. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır. Kuantum mekaniği, moleküllerin, atomların ve bunları meydana getiren elektron, proton, nötron, kuark, gluon gibi parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Çalışma alanı, parçacıkların birbirleriyle ve ışık, x ışını, gama ışını gibi elektromanyetik ışınımlarla olan etkileşimlerini de kapsar.

Salınım, merkezi bir değere ilişkin veya iki veya daha fazla farklı durum arasındaki bazı ölçümlerin genellikle zamanla tekrarlayan veya periyodik değişimidir. Sarkaç ve alternatif akım bilinen salınım örnekleridir. Salınımlar fizikte atomlar arasındakiler gibi karmaşık etkileşimlere yaklaşmak için kullanılabilir.

Spektrumun kızılötesi bölgesi, ışının 12800 ile 10 cm-1 dalga sayılı kısmını kapsar. Hem cihaz hem de uygulama açısından infrared spektrumu; yakın, orta ve uzak infrared ışınları olmak üzere üç bölgeye ayrılır. Titreşimsel spektroskopi spektrumun infrared bölgesinde oluşan moleküler titreşime bağlı olarak ışığın absorplanması ya da saçılmasını inceler. Bu incelemelerin en önemli uygulama alanları endüstriyel, zirai maddeler ve proses kontrolündeki kantitatif ve kalitatif analizlerdir. Işığın frekansı ; elektronların, rezonans frekansı civarında salınımlarına sebep olacak bir frekans değerinde olduğu vakit, genlik öylesine büyüktür ki, ortamın atomları birbirleriyle çarpışırlar ve ışık enerjisinin çoğu iç enerji halini alır ve böylece ortam tarafından emilir. Farklı maddelerin elektronları farklı rezonans frekanslarındadır. Bu ise saydam bir cisimden ya da ortamdan geçen görünür ışığı neden görebildiğinizi ve güneş yanıklarına sebep olan ultraviyole frekansların saydam bir cisimden neden geçemediklerini açıklar. bunun sonucunda, kapalı bir havada camdan bakarken güneş yanığınız olmadığı halde, açık havaya çıktığınızda güneş yanığı riskiyle karşı karşıya kalabilirsiniz.

Ses sinyali herhangi bir sesin iletilmek veya saklanmak için elektromanyetik enerjiye çevrilmiş halidir. Bu sinyal AF kısaltmasıyla da gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Ses</span> canlıların işitme organları tarafından algılanabilen periyodik basınç değişimleridir.

Ses, canlıların işitme organları tarafından algılanabilen periyodik basınç değişimleridir. Fiziksel boyutta ses, katı, sıvı veya gaz ortamlarda oluşan basit bir mekanik düzensizliktir. Bir maddedeki moleküllerin titreşmesi sonucunda oluşur.

Fizikte doğrusal olmayan rezonans doğrusal olmayan bir sistemde rezonansın meydana gelmesidir. Bu rezonansta sistem davranışı- rezonans frekans ve modları- salınımın genliğine bağlıdır, fakat doğrusal sistemlerde bu genlikten bağımsızdır.

<span class="mw-page-title-main">Kristal osilatör</span>

Kristal osilatör, piezoelektrik etkiyi kullanarak salınım yapan osilatör çeşididir.

<span class="mw-page-title-main">Deprem mühendisliği</span>

Deprem mühendisliği, binalar ve köprüler gibi yapıları depremler göz önünde bulundurularak tasarlayan ve analiz eden disiplinler arası bir mühendislik dalıdır. Genel amacı, bu tür yapıları depreme karşı daha dayanıklı hale getirmektir. Deprem mühendisi, küçük sarsıntılarda hasar görmeyecek ve büyük bir depremde ciddi hasar veya çökmeyi önleyecek yapılar inşa etmeyi hedefler. Uygun şekilde tasarlanmış yapı mutlaka aşırı sağlam veya pahalı olmak zorunda değildir. Kabul edilebilir bir hasar seviyesini sürdürürken sismik etkilere dayanacak şekilde uygun tasarlanmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Akustik rezonans</span>

Akustik rezonans, bir akustik sistemin diğer frekanslara nazaran kendi doğal titreşim frekanslarının biriyle eşleşen bir frekansta daha fazla enerji absorbe etme eğilimidir. Akustik rezonans terimi bazen mekanik rezonansı insan işitme frekans aralığına daraltmak için kullanılır. Fakat akustik genel olarak maddede titreşim dalgaları ile ilgili tanımlandığı için, akustik rezonans insan işitme aralığının dışındaki frekanslarda da ortaya çıkabilir.

<span class="mw-page-title-main">Kütleçekimsel dalga</span>

Kütleçekimsel dalga veya kütleçekim dalgası (KÇD), fizikte uzayzaman eğriliğinde oluşan kırışıklık olup kaynağından dışarıya doğru bir dalga olarak yayılır. Albert Einstein tarafından 1915'te varlığı öngörülen bu dalgalar, Genel Relativite Teorisi'ne dayanarak kütleçekimsel ışıma şeklinde enerji naklederler. Tespit edilebilir kütleçekimsel dalga kaynakları, beyaz cüce, nötron yıldızı veya kara delik içeren çift yıldız sistemleri olabilir. Kütleçekimsel dalgaların varlığı, kendisiyle fiziksel etkileşimlerin yayılma hızını sınırlama kavramını getiren ve genel relativite ile ilgili Lorentz değişmezliğinin muhtemel bir sonucudur. Bu dalgaların, etkileşim hızını sonsuz olarak kabul eden Newton'un Çekim Teorisi'nde varlığı mümkün değildir.

Kablosuz enerji ya da kablosuz enerji transferi, insan yapımı iletken olmadan güç kaynağından elektriksel alana elektrik transferidir. Kablosuz transfer kabloların bağlantısının uygunsuz, tehlikeli ve imkânsız olduğu durumlarda kullanışlıdır. Kablosuz enerji transferindeki problem kablosuz telekomünikasyondan örneğin radyo gibi farklıdır. İkinci olarak, alınan enerjinin yayılması sadece sinyal çok az olduğunda kritik olur. Kablosuz enerji için yeterlilik çok önemli bir parametredir. Enerjinin büyük çoğunluğu üretilen kaynak tarafından alıcı ya da alıcılara sistemi ekonomik yapmak için ulaşmasında gönderildi. En yaygın kablosuz elektrik transfer şekli manyetik resonator tarafından direkt indüksiyon olarak kullanılmasıdır. Mikrodalgalar ya da lazer formunda elektromanyetik radyasyon ve doğal medya sayesinde elektriksel iletkenlik düşündüğümüz metotlardır.

<span class="mw-page-title-main">Dalga (fizik)</span> uzayda ve maddeden geçen salınım

Dalga, bir fizik terimi olarak uzayda ve maddede yayılan ve enerjinin taşınmasına yol açan titreşime denir. Dalga hareketi, orta parçaların yer değişimi sıklıkla olmadan, yani çok az ya da hiç kütle taşınımı olmadan, enerjiyi bir yerden başka bir yere taşır. Dalgalar sabit konumlarda oluşan titreşimlerden oluşurlar ve zamanla nasıl ilerlediğini gösteren bir dalga denklemi ile tanımlanırlar. Bu denklemin matematiksel tanımı dalga çeşidine göre farklılık gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Süperpozisyon prensibi (fizik)</span> Bir parçacık veya sistemin belli bir zamanda birden fazla durumda olabilmesi.

Fizikte ve sistem teorisinde, süperpozisyon prensibi, tüm lineer sistemler için bir veya daha fazla uyarılar tarafından oluşan net tepki olarak belirtilen süper pozisyon özelliği olarak da bilinir. Kuantum mekaniğinde iki dolanık parçanın durumuna da süperpoziyon denilir. Bu uyarılar her bir uyarıcı tarafından tek tek meydana gelen uyarıların toplamıdır. Eğer giriş A, X tepkisini üretirse ve giriş B, Y tepkisini üretirse, sonuç olarak giriş (A+B), (X+Y) tepkisini üretir. Homojenlik ve eklenebilirlik özellikleri birlikte süperpozisyon prensibi olarak adlandırılır. Bir lineer fonksiyon süperpozisyon prensibini sağlayanlardan biridir ve şöyle tanımlanır:

 Eklenebilirlik
  Homojenlik
skaler a için.

Brillouin saçılması Leon Brillouin'den sonra isimlendirilmiştir. Işığın saydam bir cisimden geçmesiyle birlikte ve maddeyle etkileşime girmesiyle birlikte periyodik uzaysal ve zamansal farklılıkları maddenin yansıtıcı indeksinde oluşturmaktadır. Optikte de belirtildiği gibi, yansımanın indeksi saydam malzemede deformasyonla oluşmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Debye modeli</span>

Termodinamik ve katı hal fiziğinde Debye modeli; Peter Debye tarafından 1912 yılında geliştirilen, katılarda özgül ısıya (ısı kapasitesi) olan fonon katkısını tahmin etmek için kullanılan metottur. Atomik kristal yapının salınımlarını, bir kutu içerisindeki fononlar gibi düşünerek ele alır. Bu; katıya ayrı ayrı kuantum harmonik osilatörlerden oluşmuş olarak davranan Einstein modelinin tam tersidir. Debye modeli;  – Debye T3 yasası - ısı kapasitesini düşük sıcaklıklarda doğru bir şekilde tahmin eder., düşük sıcaklıklarda olan. Tıpkı Einstein modeli gibi, yüksek sıcaklıklarda Dulong–Petit Yasasını da doğru bir şekilde kapsar. Ama, ara sıcaklıklarda basitleştirmek için yapılan varsayımlar nedeniyle doğruluğu kusurludur.