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.

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.