resonantiefrequenties

Resonantiefrequenties zijn de frequenties waarbij een fysisch systeem een maximale respons vertoont op een periodieke prikkel. Ze ontstaan wanneer de opgelegde trillingsfrequentie samenvalt met de eigen dynamiek van het systeem, bepaald door eigenschappen zoals massa, stijfheid en demping. In een lineair systeem met geringe demping ligt de resonantiefrequentie vaak dicht bij de natuurlijke frequentie van vrije trillingen, waardoor de respons aanzienlijk kan toenemen.

Mechanische systemen: Bij een eenvoudig massa-veer-damper-model leidt een aandrijving met een frequentie nabij de resonantiefrequentie tot grote amplitudes van beweging. Demping maakt de resonantiekromme breder en verlaagt de piek, zodat de versterking minder extreem is. Resonantie is een belangrijke overweging in de bouwkunde, machineontwerp en voertuigtechniek: men probeert ongewenste trillingen te voorkomen of juist te benutten in toepassingen zoals dempingsmaterialen en klankkasten.

Elektrische circuits: In LC-circuits treedt resonantie op wanneer de reactanties van inductie en capaciteit elkaar opheffen, waardoor de impedantie verandert. In een series LC-circuit is de impedantie minimaal bij ω0 = 1/√(LC); in een parallel LC-circuit is deze maximaal. Demping door weerstand beïnvloedt de resonantiekenmerken en maakt de piek minder scherp. Resonantie speelt een centrale rol in radio, filters en oscillatorontwerp.

Akoestiek en ruimtelijke resonantie: Geluid veroorzaakt resonanties in kamers en in instrumenten, waar staande golven de toonhoogte, luidheid en klankkleur bepalen. Het bepalen van eigenfrequenties en van de resonantieprofielen gebeurt met meetmethoden zoals frequentieresponsmetingen of simulaties. In ontwerp helpt begrip van resonantiefrequenties bij het verbeteren van prestaties en veiligheid.