§ 33 Резонанс
Резонансом называют явление, при котором амплитуда вынужденных колебаний резко увеличивается, если частота действующей на систему внешней силы совпадает с её собственной частотой.
Это легко заметить в опыте с двумя маятниками: если один маятник выступает как вынуждающая система, и его частота точно совпадает с собственной частотой второго, то второй маятник начинает раскачиваться значительно сильнее. Если же частоты отличаются, амплитуда его движений будет намного меньше.
Резонанс возникает потому, что при совпадении частот внешняя периодическая сила каждый раз подталкивает систему именно в нужный момент — в такт её движению. В результате энергия передаётся наиболее эффективно, и амплитуда растёт.
В истории хорошо известен случай 1831 года в Манчестере, когда рухнул мост: солдаты шли по нему строем, и частота их шагов совпала с собственной частотой колебаний конструкции. Возник резонанс, и мост разрушился. Поэтому военным и сейчас дают команду «шаг не в ногу» при переходе через мосты.
Резонанс может приносить пользу — например, позволяет легко раскачать колокол или качели, если действовать строго в ритме их собственных колебаний. Но он может быть и опасным, вызывая чрезмерные вибрации мостов, зданий, кораблей или вагонов.
Чтобы предотвратить разрушительные последствия резонанса, инженерные сооружения усиливают, делают более жёсткими или устанавливают на массивные опоры, снижая вероятность опасных колебаний.