Resonansforstærkning

Resonansforstærkning er et fænomen inden for fysik og teknik, hvor et systems respons til en eksternt pålagt stimulus bliver større, når stimulussens frekvens ligger tæt på eller ved systemets naturlige frekvens. Energi overføres effektivt mellem stimulus og systemet, hvilket giver en markant større amplitude end ved andre frekvenser. Forstærkningen er ikke energi tilført, men resultatet af en konstruktiv energioverførsel over gentagne cyklusser.

Et systems naturlige frekvenser bestemmes af dets fysiske egenskaber, såsom masse og fjederstivhed i mekaniske systemer (ω0 = √(k/m) og f0 = ω0/(2π)), eller induktans og kapacitans i elektriske kredsløb (f0 = 1/(2π√(LC))). Dæmpning spiller en central rolle: høj dæmpning reducerer resonansforstærkningen og bredder resonansbåndet, mens en høj Q-faktor giver skarpere og højere forstærkning ved f0.

resonans vises i mange områder: mekaniske svingsystemer som penduler og bygningsstrukturer, elektriske kredsløb med serie- eller parallelresonans, akustik i rum og rør, samt optiske resonatorer og lasersystemer. Resonans forstærker signaler ved bestemte frekvenser og kan derfor bruges som filtre, rytmiske elementer i musikinstrumenter og i sensorer, hvor små ændringer i frekvens kan registreres som ændringer i størrelse eller masse.

Det er vigtigt at bemærke, at resonansforstærkning ikke er ubegrænset: for høj excitation eller for lav dæmpning kan føre til ikke-lineære effekter, skader eller brud i systemet.