Resonantie is een natuurlijk verschijnsel dat voorkomt bij trillingen. Een trillend voorwerp kan een ander voorwerp in trilling brengen, doordat de trillingen via een tussenstof worden doorgegeven. Als dit andere voorwerp in het ritme van de oorspronkelijke trillingen gaat meetrillen, dan wordt dit fenomeen resonantie genoemd. De trilling van dat andere voorwerp kan veel sterker zijn, dan men op grond van de aanstoting zou verwachten (de trilling vindt weerklank). Resonantie kan optreden bij vrijwel elk bestaand object. Bij objecten met een kleine interne demping, bijvoorbeeld een object van metaal of glas, zal de resonantie sterker zijn dan bij een object met een grote interne demping zoals hout of beton.
Wanneer treedt resonantie op
Resonantie treedt op bij bepaalde frequenties, namelijk bij de eigenfrequenties of natuurlijke frequenties. Dit zijn frequenties waarbij in het object een staande golf kan optreden. Het zijn ook de frequenties die spontaan ontstaan als het object door een korte tik wordt aangeslagen. Als een kerkklok bijvoorbeeld wordt aangeslagen door de klepel, gaat hij trillen in zijn eigenfrequenties, en juist ook bij die frequenties veel geluid uitstralen. Door de aanslag gaat de klok bij alle frequenties trillen, maar alleen de eigenfrequenties blijven lang hoorbaar, de trillingen bij de andere frequenties sterven snel uit.
Ontstaan van resonantie
Resonantie ontstaat als een systeem wordt aangestoten met een frequentie die gelijk is aan een van de eigenfrequenties. Zelfs als de aanstoting zeer gering is, zal het object sterk gaan trillen. Buiten de resonantiefrequenties zal het systeem slechts weinig trillen. Tijdens resonantie is de amplitude van de trilling veel groter dan buiten de resonantie. Deze kan enkel worden beperkt door energiedissipatie tengevolge van inwendige of uitwendige demping. Hierbij spelen massa en stijfheid geen enkele rol. Bij trillingsenergie spelen massa en stijfheid wel een een grote rol omdat deze is opgehoopt in het, door resonantie trillende, object.
Energie uit resonantie
Bij een resonantie komt er energie vrij. Deze energie kan in sommige gevallen omgezet worden naar kinetische energie.
Resonantiefrequentie in verhouding tot de massa en de stijfheid van het object
Hoge frequenties
Resonantie treedt ook op in holtes gevuld met lucht of een vloeistof, en in elektronische circuits. In elektronische systemen kunnen zeer hoge resonantiefrequenties optreden (megahertz of gigahertz).
Lage frequenties
Op grotere schaal treden resonanties op in de zee, in de atmosfeer, bij de ronddraaiende bewegingen van de planeten, en in de aarde zelf. De frequenties van deze resonanties zijn over het algemeen veel lager. In plaats van over de frequentie wordt dan meestal gesproken over de trillingsperiode, die uren, dagen of maanden kan bedragen.
Wanneer treedt resonantie op
Resonantie treedt op bij bepaalde frequenties, namelijk bij de eigenfrequenties of natuurlijke frequenties. Dit zijn frequenties waarbij in het object een staande golf kan optreden. Het zijn ook de frequenties die spontaan ontstaan als het object door een korte tik wordt aangeslagen. Als een kerkklok bijvoorbeeld wordt aangeslagen door de klepel, gaat hij trillen in zijn eigenfrequenties, en juist ook bij die frequenties veel geluid uitstralen. Door de aanslag gaat de klok bij alle frequenties trillen, maar alleen de eigenfrequenties blijven lang hoorbaar, de trillingen bij de andere frequenties sterven snel uit.
Ontstaan van resonantie
Resonantie ontstaat als een systeem wordt aangestoten met een frequentie die gelijk is aan een van de eigenfrequenties. Zelfs als de aanstoting zeer gering is, zal het object sterk gaan trillen. Buiten de resonantiefrequenties zal het systeem slechts weinig trillen. Tijdens resonantie is de amplitude van de trilling veel groter dan buiten de resonantie. Deze kan enkel worden beperkt door energiedissipatie tengevolge van inwendige of uitwendige demping. Hierbij spelen massa en stijfheid geen enkele rol. Bij trillingsenergie spelen massa en stijfheid wel een een grote rol omdat deze is opgehoopt in het, door resonantie trillende, object.
Energie uit resonantie
Bij een resonantie komt er energie vrij. Deze energie kan in sommige gevallen omgezet worden naar kinetische energie.
Resonantiefrequentie in verhouding tot de massa en de stijfheid van het object
De massa en de stijfheid van een object of materiaal bepalen de mate van de resonantie.
Als de massa groter wordt gaat over het algemeen de resonantiefrequentie omlaag. Als de stijfheid groter wordt gaat de resonantiefrequentie omhoog. Mechanische resonanties tussen 20 Hz en 20.000 Hz zijn hoorbaar voor het menselijk oor. De niet hoorbare resonanties onder de 20 Hz en boven de 20.000 Hz kunnen wel effect hebben op tal van objecten en materialen.
Resonanties die objecten kunnen beschadigen
Zo hebben we het gekende voorbeeld van een glas dat breekt door bij het glas met zeer hoge klanken te zingen. Maar het kan erger, resonanties kunnen objecten zoals bruggen doen verbrijzelen. Een voorbeeld van een brug dat door resonanties is ingestort is de Tacoma Narrows-brug in de VS. Als men de juiste resonantie van een materiaal of samengesteld materiaal kent kan met door deze resonantie na te bootsen het materiaal kapot krijgen. Dit geld niet alleen voor de resonanties die we kunnen horen maar ook voor de niet hoorbare resonanties onder de 20 Hz en boven de 20.000 Hz. Deze kunnen tal van effect uitoefenen op objecten en materialen zonder dat wij hiervan bewust zijn. Daarom worden belangrijke gebouwen zoals grote stadiums en bruggen vaak berekend op veel voorkomende resonanties die zich in dat gebied voordoen of zullen voordoen.
Als de massa groter wordt gaat over het algemeen de resonantiefrequentie omlaag. Als de stijfheid groter wordt gaat de resonantiefrequentie omhoog. Mechanische resonanties tussen 20 Hz en 20.000 Hz zijn hoorbaar voor het menselijk oor. De niet hoorbare resonanties onder de 20 Hz en boven de 20.000 Hz kunnen wel effect hebben op tal van objecten en materialen.
Resonanties die objecten kunnen beschadigen
Zo hebben we het gekende voorbeeld van een glas dat breekt door bij het glas met zeer hoge klanken te zingen. Maar het kan erger, resonanties kunnen objecten zoals bruggen doen verbrijzelen. Een voorbeeld van een brug dat door resonanties is ingestort is de Tacoma Narrows-brug in de VS. Als men de juiste resonantie van een materiaal of samengesteld materiaal kent kan met door deze resonantie na te bootsen het materiaal kapot krijgen. Dit geld niet alleen voor de resonanties die we kunnen horen maar ook voor de niet hoorbare resonanties onder de 20 Hz en boven de 20.000 Hz. Deze kunnen tal van effect uitoefenen op objecten en materialen zonder dat wij hiervan bewust zijn. Daarom worden belangrijke gebouwen zoals grote stadiums en bruggen vaak berekend op veel voorkomende resonanties die zich in dat gebied voordoen of zullen voordoen.
Hoge frequenties
Resonantie treedt ook op in holtes gevuld met lucht of een vloeistof, en in elektronische circuits. In elektronische systemen kunnen zeer hoge resonantiefrequenties optreden (megahertz of gigahertz).
Lage frequenties
Op grotere schaal treden resonanties op in de zee, in de atmosfeer, bij de ronddraaiende bewegingen van de planeten, en in de aarde zelf. De frequenties van deze resonanties zijn over het algemeen veel lager. In plaats van over de frequentie wordt dan meestal gesproken over de trillingsperiode, die uren, dagen of maanden kan bedragen.
