Resonanssitaajuus

Resonanssitaajuus on taajuus, jolla järjestelmä värähtelee luonnostaan suurimmin, kun siihen kohdistuva ulkoinen pakote on lähellä tätä taajuutta. Se liittyy järjestelmän luonnolliseen tilaan ja riippuu sen ominaisuuksista, kuten massasta, jäykkyydestä ja geometriasta. Usein resonanssi ilmenee suurten vasteen amplitudien muodossa, kun pakottava voima vaihtelee taajuuden mukaan.

Yksinkertainen esimerkki on massan m ja jousen k muodostama värähtelijä, jonka luonnollinen taajuus on f0 = (1/2π)√(k/m). Sähköisessä piirissä resonanssitaajuus on f0 = 1/(2π√(LC)) LC-piirissä. Akustiikassa ja rakenteissa resonanssit määräytyvät tilojen ja materiaalien ominaisuuksien mukaan, joten huoneilla ja koteloilla on omat resonanssitaajuutensa.

Vaimennus vaikuttaa resonanssiin merkittävästi: se pienentää huipun amplitudia ja voi siirtää resonanssitaajuutta hieman. Täysin vaimennettua tilaa ei ole, mutta kevyt vaimennus tekee vasteesta kapeamman ja vähemmän vilkkaan.

Käytännössä resonanssitaajuuksien tunteminen on tärkeää sekä suunnittelussa että käytännössä. Järjestelmiä voidaan suunnitella välttämään haitallisia resonansseja, tai ne voidaan hyödyntää esimerkiksi musiikkisoittimissa, suodattimissa ja radio- sekä signaaliprosessoinnissa. Taajuutta voidaan mitata kokeellisesti tutkimalla vasteen tai impedanssin maksimaalista vastausta.