ظاهرة الرنين في الفيزياء
Ringing in physics
تعرف على ظاهرة الرنين في الفيزياء Ringing in physics
ملاحظة : يحتوي هذا الموقع على أكثر من 600 كتاب فيزياء إلكتروني pdf ـ يمكن الوصول إليها من صفحة : كتب الفيزياء
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
إن الرنين في الفيزياء من اكتشاف جاليليو جاليلي أثناء أبحاثه عن الرقاص بدءا من عام 1602م.
تعريف الرنين : هي ظاهرة من خلالها يميل النظام الفيزيائي إلى الاهتزاز بأقصى شدة، وذلك عند تعرض النظام لترددات معينة تسمّى ترددات الرنين (أو الترددات الرنانة أو الطبيعية).
*ـ عند الترددات الرنينية تحدث اهتزازات عالية الشدة حتى عند أقل قدر من قوى الدفع الترددية، حيث أن النظام الفيزيائي يقوم بتخزين طاقة الاهتزازات.
وعندما يقل «امتصاص» الاهتزازات (أي يقل التخميد)، فإن تردد الرنين يقترب من التردد الطبيعي للنظام، الذي هو تردد الاهتزازات الحرة فمثلا إذا ما وافق تردد ما تردد الجسم الطبيعي جعله يهتز بحالة رنين معه إذ ان سعة الاهتزاز ستكون أكبر ما يمكن لان التداخل الحاصل بين الموجات هو تداخل بناء بالكامل وهنا تكمن خطورة الرنين إذ تصل السعة إلى حد لا يمكن للجسم تحمله مما يؤدي إلى انهيار الجسم في الغالب كما يحدث في ظاهرة الكأس الزجاجي حيث تسلط على الزجاج موجة صوتية مساوية لتردده الطبيعي مما يؤدي إلى تكسر الكأس.
*ـ تحدث ظاهرة الرنين لكافة أنواع الاهتزازات والموجات.
*ـ هنالك أنواع عدة من الرنين منها :
رنين ميكانيكي ورنين صوتي شوكة رنانة ورنين عمود الهواء في آلة الناي أو الأرغول الموسيقية. أو رنين كهرومغناطيسي في دائرة رنين، وكذلك رنين للموجات الكمومية. ويمكن استخدام أنظمة الرنين لتوليد اهتزازات عند تردد محدد، أو التقاط ترددات محددة من وسط حزمة اهتزازات تضم العديد من الترددات.
أمثلة على ظاهرة الرنين
وكمثال شائع على حادثة الرنين الميكانيكي نذكر حادثة الارجوحة ، فالارجوحة هي عبارة عن بندول بسيط لها تردد طبيعي وحيد يتعلق بطولها . فإذا أعطينا الأرجوحة سلسلة من الدفعات بتردد يساوي تردد الارجوحة فإنه يمكن جعل سعة الإهتزازة كبيرة لدرجة كافية .
وكذلك يمكن توضيح ظاهرة الرنين بواسطة اتخدام الأمواج الطولية التي تتولد في الهواء بسبب اهتزاز شوكة رنانة ، فإذا وضعنا شوكتين رنانتين متماثلتين تماماً بعيدتين بعض الشيء عن بعضهما وضربنا الشوكة الأولى فسنجد أن الشوكة الثانية سوف تتجاوب مع الشوكة الأولى وتبدأ في الإهتزاز بشكل مماثل وسنسمع صوت الشوكة الثانية حتى بعد إيقاف الرنانة الأولى عن الإهتزاز .
بعض مجالات الاستفادة من ظاهرة الرنين
1ـ الموجات الصوتيّة: عندما نؤثر في لوح زجاجيّ بموجات صوتيّة تساوي التردد الطبيعيّ لبعض الأجسام فإنّ هذا الجسم سوف يهتز بسعة كبيرة جداً نتيجة تداخل موجات الصوت مع الجسم ممّا يؤدي إلى تحطمه وانهياره، وقد استخدمت هذه الظاهرة في المجالات العسكريّة بشكل خاص عن طريق ابتكار أسلحة تصدر موجات صوتيّة غير مسموعة، وبترددات تساوي التردد الطبيعيّ للبنايات في أراضي العدو مما يؤدي إلى انهيارها وتحطيمها، وأيضاً تم استخدام هذه الفكرة لتعذيب السجناء والمقاومين في مناطق النزاع.
2ـ الموجات الكهرومغناطيسيّة: وجد العلماء بأن ظاهرة الرنين تظهر في الموجات الكهرومغناطيسيّة، خاصة في الدوائر الكهربائية حيث وجد في الدوائر الكهربائية التي تحتوي على محث ومواسع ومقاومة كهربائيّة أنها تمتلك تردداً طبيعيّاً سمّي بتردد الرنين، ويعتمد هذا التردد على قيمة المحث والمواسع، وقد استغلت هذه الفكرة لتصميم دوائر كهربائيّة لالتقاط الإشارات الكهرومغناطيسيّة، خاصة تلك المستخدمة في الراديو والبث التلفزيونيّ، وقد لاحظ العلماء أنّ قيمة التيار الكهربائيّ المتردد في هذه الدوائر يصبح له أعلى قيمة ويهتز بسعة كبيرة عندما يتساوى تردد الإشارة الملتقطة مع تردد الرنين في هذه الدائرة.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
هنالك موضوع متعلق بالتصوير بالرنين المغناطيسي يمكن مشاهدته من هنا