REZONANS

Titreþen bir sistemin belirli frekansta bir dizi titreþimin etkisinde kalarak yüksek genlikte titreþmesi olayýna rezonans denir.

Fiziksel sistemlerin pek çoðunda herhangi bir dýþ etki ya da kuvvet tarafýndan uyarýlan parçacýklar ilk konumlarý çevresinde titreþmeye baþlarlar. Uyarýcý etki ortadan kalktýðýnda, titreþim hareketinin genliði yavaþ yavaþ azalýr; çünkü hareketin enerjisi, parçacýk ortamýnýn gösterdiði direnci yenmeye harcanarak yok olur. Genliðin bu biçimde azalmasýna “sönüm” adý verilir.

Birim zaman içinde parçacýðýn yapmýþ olduðu titreþim sayýsýna, “salýným frekansý” adý verilir. Fiziksel sistemlerin belirli frekans özellikleri (ya da doðal frekanslarý) vardýr. Doðal frekansa, sistemin “rezonans frekansý” adý verilir. Rezonans frekansý, sistemin boyutlarý ve ortamýn özellikleri gibi fiziksel büyüklüklere baðlýdýr. Sistem, doðal frekansýnda salýným yapma yerine, düzenli ve yinelemeli etkilere uðratýlýrsa, dýþ kuvvetin salýným frekansýnda hareket etmeye zorlanacaktýr. Zorlanmýþ frekansla sistemin frekansý çakýþýrsa, titreþimin genliði gittikçe artar ve zorlanmanýn aktardýðý enerji en üst düzeye ulaþýr. Ýþte, enerji aktarýmýnýn en büyük olduðu bu duruma, rezonans adý verilir.

Mekanik Rezonans : Mekanik sistemdeki rezonansýn en yalýn örneði, salýncaktýr. Salýncak doðal frekansýna eþit frekansta itilirse, rezonansa ve en üst genliðe eriþilir. Salýncaðýn bunun dýþýndaki frekanslarla sallanmasýnda, itmelerin momentumuna ters yönde olabilmesi nedeniyle, yeterli verim elde edilemez. Bu, sarkaç ilkesidir.

Baþka bir örnek de, tramplen atlamadýr. Atlayýcý, yükseklik kazanmak için aþaðý yukarý yaylanýr. Bu hareketin frekansý, tramplenin doðal frekansýna denk geldiði zaman, en üst atlama yüksekliðine eriþilir. Atlayýcýnýn yaylanmasýyla, tramplen rezonans haline gelir.

Rezonans sýrasýnda uygulanan kuvvet sürekli olursa, sistemin soðurduðu enerji, tehlike yaratacak düzeylere ulaþabilir. Mesela, bir köprü üstünde uygun adým yürüyen askerler, çok þiddetli esen rüzgâr vb. köprünün doðal frekansýna uyan düzenli aralýklý kuvvetler oluþturabilirler. Bu durumda köprü, rezonanstan ötürü aþýrý derecede enerji soðurup, ortaya çýkan büyük genlikli salýnýmlar sonucu yýkýlabilir. Washington’daki Tacoma Narrows Köprüsü, 1940’ta hýzý saatte 70 km’yi bulan rüzgârýn etkisiyle salýnýma geçerek yýkýlmýþtýr.

Akustik Rezonans : Geometrisine baðlý doðal frekansý olan bir boþluðun ya da sütunun önüne, titreþim yapan bir diyapazon tutulursa, diyapazonun frekansý sütunun ya da boþluðun frekansýna eþit olduðunda, hava kütlesinin oluþturacaðý ses, diyapazonun sesinden çok daha kuvvetli olacaktýr.

Bunun nedeni, ortamda duran dalgalarýn oluþmasýdýr. Boþluðun uzunluðu titreþimin dalga boyuna ayarlanýrsa, uç bölümlerde, ses dalgalarýný periyodik olarak yansýtacak, yükseltici bir rezonans etkisi saðlanýr. Boþluðun ucu kapatýlýrsa, yansýma en az genlikli olan düðüm noktasýnda oluþur. Açýk uçtaysa en büyük genlik söz konusudur.

Hava sütunlarýnýn gösterdiði bu özellik, üflemeli çalgýlarýn düzenlenmesinde önem kazanýr. Bir notanýn þiddeti, rezonans boþluðunun deðiþtirilmesiyle denetlenebilir. Orglar, doðal frekanslarý farklý olan çok sayýda borudan oluþurlar. Madenî üflemeli çalgýlarda, titreþim ortamýnýn boyutlarý, çeþitli süpaplarýn açýlýp kapatýlmasýyla, tahta üflemeli çalgýlardaysa, bazý deliklerin açýlýp kapatýlmasýyla deðiþtirilir.

Hoparlörün ve ses odalarýnýn düzenlenmesinde, istenmeyen rezonanslarýn oluþmamasýna dikkat edilir.

Elektrik Rezonansý : Rezonans olayýnýn, elektrik devrelerinde, sözgelimi radyo alýcýlarýnýn düzenlenmesinde, önemli uygulama alanlarý vardýr. Yayýnlanan radyo dalgalarý arasýnda istenmeyenlerin enerjisi soðurulup, yalnýzca istenen frekansýn algýlanmasý saðlanýr.

Bir elektrik devresinde belirli devre ögelerinin dalgalý akým ve gerilime verdikleri yanýt, frekansa baðlýdýr. Sözgelimi, bir bobinin indüktansý, bir kondansatörün sýðasý gibi. Bir indüktör ile bir kondansatör paralel baðlandýklarýnda, bir rezonans devresi oluþur. Rezonans frekansý, indüktör ve kondansatörün deðerlerine baðlýdýr. Gelen sinyal, direnç ile indüktansý bulunan bir kondansatöre seri baðlý bir bobine gönderilir ve kondansatör deðeri deðiþtirilirse, belirli bir frekansta indüktans titreþimlerinin, kondansatör titreþimlerine eþlenebileceði bir durum ortaya çýkar.

Buna “devrenin rezonans frekansý” denir ve akým geçiþi en üst düzeyde olur. Alýcý, söz konusu frekanstaki dalgalara güçlü bir yanýt gösterir. Böylece, devre, belirli frekanslarý özellikle alýr. Devre ögelerinin seri deðil, paralel baðlanmasý, gene benzer bir durum ortaya çýkarýr. Ancak bu kez, gerilim en üst deðerdeyken, akým en az olur. Bu durum devrenin belirli frekanslara yanýtýný en aza indirir. Giriþim yapan frekanslardan isteneni seçmek için, genellikle bu devreler birlikte kullanýlýr.

Rezonansýn öbür uygulama alanlarý : Titreþim yapabilen herhangi bir fiziksel sistem, uygun zorlanmýþ frekansla rezonansa sokulabilir. Bu yüzden, titreþim gösteren parçacýklardan oluþan atom ve moleküllerde de, rezonans söz konusudur. Bu ölçekte rezonans saðlamak ve gerekli sinyalleri oluþturmak için, çeþitli teknikler geliþtirilmiþtir. Bunlarla, karmaþýk moleküllerin yapýlarý belirlenebilmektedir. Ayrýca, incelenen malzemenin atom özellikleri açýsýndan da ayrýntýlý bilgi elde edilebilm