Zjawiskiem bardzo ważnym w całej nauce o falach jest rezonans. Polega on na tym, że jeśli mamy dwa układy (instrumenty, elementy instrumentów), które mogą drgać, to jeśli istnieje między nimi połączenie umożliwiające propagację (czyli po prostu rozchodzenie się) fali dźwiękowej, to drgania jednego elementu będą przekazywane innemu elementowi. O właściwym rezonansie mówimy jednak dopiero wtedy, gdy owo przekazywanie energii akustycznej osiąga największą efektywność.

Przykład - rezonans strun gitarowych

Jeżeli dysponujemy prawidłowo nastrojoną gitarą, to pokazanie zjawiska rezonansu akustycznego jest bardzo łatwe. Wystarczy przycisnąć 6-tą strunę (najgrubszą) na piątym progu i pobudzić ją do drgań.

Bez trudu daje się zauważyć, że do drgań pobudzi się także struna 5-ta (oczywiście, jeśli nic nie blokuje jej drgań).

Ciekawe w zjawisku rezonansu jest to, że tylko ta jedna struna jest pobudzana w tym przypadku (pozostałe 4 struny gitary nie drgają). Jeśli chcemy za pomocą drgań 6-tej struny pobudzić do drgań strunę 4-tą, to należałoby 6-tą strunę przycisnąć na progu 9-tym.

Wyjaśnienie zjawiska rezonansu akustycznego

Zjawisko rezonansu zachodzi wtedy gdy częstotliwości drgań są do siebie dopasowane. Przy prawidłowo nastrojonej gitarze struna 6-ta przyciśnięta na 5-tym progu ma taką samą częstotliwość drgań tonu podstawowego (najważniejszego w tym przypadku), jak nie przyciśnięta struna 5-ta. Dlatego zachodzi przekazanie energii drgań od jednej struny do drugiej.

Gdy częstotliwości nie są do siebie dopasowane (jak to jest w przypadku pozostałych strun), to przekazywanie energii zachodzi znacznie słabiej (najczęściej tak słabo, że jest niezauważalne).

Warunek rezonansu

Możemy tu sformułować więc warunek przy którym zachodzi rezonans – czyli maksymalne przekazywanie energii drgań od elementu wymuszającego drgania, do elementu pobudzanego do drgań. Jest to warunek równości częstotliwości:

f_{drgan_swobodnych_el_pobudzanego} = f_{drgan_swobodnych_el_wymuszającego}

Czy owo dopasowanie musi być idealne?

- Niekoniecznie. Drobne niedopasowania tych częstotliwości nie niszczą całkowicie rezonansu. Jednak zasada ogólna jest taka, że im bliższe sobie są owe częstotliwości, tym skuteczniej przekazywana jest energia drgań.

Krzywa rezonansowa

Typowa krzywa rezonansowa ma w najprostszym przypadku postać:

Widać, że największą wartość amplitudy drgań wymuszonych osiąga się dla częstotliwości wymuszania zgodnej z częstotliwością drgań własnych układu.

W bardziej skomplikowanych sytuacjach krzywa rezonansowa może mieć kilka maksimów, odpowiadających różnym postaciom drgań w układzie (jeśli jest to układ złożony).

Głośność, fon << Rezonans akustyczny >> Doświadczenia z dźwiękami