oscil·lacions forçades

Un oscil·lador pot oscil·lar de dues maneres diferents: de manera lliure o de manera forçada. Quan un cos es separa de la seva posició d’equilibri i es deixa en llibertat oscil·la de manera lliure, la freqüència d’aquestes oscil·lacions s’anomena freqüència natural del sistema oscil·lant. Un oscil·lador forçat es aquell que està accionat per una força externa.

Ho aclarirem amb el cas d’un gronxador. Per gronxar a un nen es pot fer de dues maneres:

es pot separar el gronxador de la seva posició d’equilibri i després deixar-lo anar; en aquest cas el gronxador oscil·la amb la seva freqüència natural d’oscil·lació.
en cada oscil·lació es dona un impuls fent que oscil·li de manera forçada a la freqüència dels cops. Com més s’assembli la freqüència de les empentes a la freqüència natural del gronxador més gran serà la transferència d’energia i més gran serà l’amplitud de l’oscil·lació. Quan aquestes dues freqüències coincideixin l’energia transferida i l’amplitud són màximes i es diu que el gronxador està en ressonància.

En tots els oscil·ladors forçats existeix una freqüència natural i una força impulsora. Quan la freqüència de la força impulsora coincideix amb la freqüència natural es diu que l’oscil·lador està en ressonància. Aquest fenomen es manifesta amb l’amplitud màxima de les seves oscil·lacions.

Exemples:

Profitosos:

Sistemes acústics: caixes d’instruments musicals de corda.
Circuits elèctrics de corrent altern, per exemple la sintonització d’una emissora de ràdio en la que en moure el botó de sintonia es varia la freqüència del corrent altern en el receptor, per fer-la igual a la de l’emissora que es vol captar..

Nefastos:

Ressonància en estructures de ponts i edificis i en màquines
En una assecadora quan la roba es col·loca malament pot produir-se ressonància fent que aquesta vibri de manera violenta.

El pont de Tacoma

En 1940, quatre mesos després d’haver acabat la construcció del pont de Tacoma (Estat de Washington, EE UU), aquest va ser destruït per l’efecte de la ressonància causada pel vent. La freqüència de la força fluctuant causada per unes lleus ràfegues de vent sobre el pont va coincidir amb la freqüència natural d’aquest, la qual cosa va provocar un augment considerable de l’amplitud de les oscil·lacions fins ocasionar la seva destrucció.