قبل از اینکه به سراغ تعریف اصلی این واژه در فیزیک بریم ، اجازه بدید خیلی خیلی خیلی ساده چند مثال رو با هم بررسی کنیم که در نتیجه وجود همین فرآیند در زندگی روزمره ما به وجود میان و شما شاید تا این لحظه بهش فکر هم نکرده باشید !!! در واقع نوشتن این مطلب به دلیل مشاهده همین نکات در زندگی روزمره خودمون بود که بشینم روش فکر کنم که چرا و چگونه این اتفاق در طبیعت داره رخ میده؟ خوب بزارید با چند سوال شروع کنیم .
تا حالا به این موضوع فکر کردید که چرا وقتی تاب بازی می کنید ، ابتدای کار یه نفر شما رو باید هل بده ، اما وقتی تاب شروع به حرکت کرد دیگه نیازی نیست فشار چندانی بهش آورده بشه و حتی با یک انگشت هم میشه تاب رو خیلی خیلی حرکت داد ؟ تا حالا این سوال براتون پیش اومده که چرا وقتی یک نارنجک تو چهارشنبه سوری توی کوچه منفجر میشه ، توی خونه چرا لیوان نازک شیشه ای شما باید بشکنه ؟ و خیلی از چراهای دیگه !
خوب بریم سراغ اصل مطلب و اینکه تعریف رزونانس یا بازآوایی یا تشدید در علم فیزیک چی هست ؟ در واقع جواب همه سوالاتی که پرسیدیم در همین واژه هست ! شاید شما بهش بگید ارتعاش ولی تعریف ارتعاش با تشدید فرق داره ! تعریف رزونانس این هست : تمایل سیستم یا بهتر بگیم اشیاء در جذب و بیشتر کردن ارتعاش دریافتی ( انرژی دریافتی ) ... سخته درکش ؟ بزارید ساده ترش کنم ، ببینید وقتی یک تاب و طنابش دارن حرکت می کنن و شما هلش دادین ، این تاب دوست داره که بیشتر از چیزی که بهش انرژی وارد میشه حرکت کنه و به همین دلیل مقداری از انرژی که قبلا بصورت ذره ذره داخلش وارد شده رو حفظ می کنه و در نهایت به خاطر همین انباشت شدن انرژی داخل تاب هست که شما بعد از مدتی با یک انگشت تاب به اون بزرگی رو حرکت میدید !!
جالب بود ؟ در مورد شکستن شیشه هم همینطور هست ، وقتی شیشه ارتعاش دریافتی از انفجار رو دریافت می کنه و اون رو دفع نمی کنه و داخل خودش نگه میداره و نمیتونه تحملش کنه انرژی انباشد شده ناشی از ارتعاش رو میشکنه ! توجه کنید که قرار نیست الزاما یک ارتعاش بلند و یک لحظه ای شیشه رو بشکنه !! ممکنه طی ساعت ها و شاید هفته ها یک لرزش ریز باعش شکستگی شیشه بشه ! خوب درکش براتون آسونتر شد؟
حالا جالبتر میشه اگر بدونید که میل به انباشت انرژی در اجسام وجود داره ، که هم خوب هست و هم میتونه فاجعه بار باشه ، چه بسا توی همین زلزله ها اگر خانه ای درست طراحی شده باشه ، رزونانس رو کاهش میده و انرژی رو داخل ستونهاش انباشته نمی کنه و از خودش عبور میده که زلزله خانه رو ویران نکنه و برعکس اگر خونه به شکلی مهندسی شده باشه که بتونه انرژی رو جذب کنه متاسفانه نتیجش خراب شدن خانه هست قطعا ...
در فیزیکی همونطو که تعریف کردیم از تشدید یا رزونانس به عنوان علاقه یا تمایل سیستم به نوسان با بیشینه دامنه در فرکانس های خاص گفته میشه ، به زبان ساده تر در رزونانس جسمی که فرکانش ناشی از ارتعاش رو دریافت میکنه میخاد فرکانس رو بیشتر یا تشدید کنه و البته انرژی قبلی رو هم ذخیره کنه !! رزونانس در نهایت باعث تقویت و انباشته شدن انرژی در اجسام میشه و اگر بصورت متناوب این انباشت بیشتر بشه ممکنه باعث متلاشی شدن جسم در نتیجه انباشت زیاد انرژی بشه ! جالب نیست ؟
رزونانس انواع و اقسام داره ، بصورت کلی انواع مکانیکی ، رزونانس صوتی ، رزونانس الکترومغناطیسی ، رزونانس مغناطیسی هسته ای ، رزونانس چرخش الکترونی و رزونانس موج کوانتومی داریم که من قطعا فقط صوتی و مکانیکیش رو درک می کنم و مثال می تونم براش بزنم .
نکته جالب در خصوص واژه رزونانس یا Resonance این هست که از واژه لاتین Resound یا بازتاب صدا برداشت شده است . اگر احتمالا کار موسیقی انجام داده باشید با دیوارهای آکوستیک آشنایی دارید ؟ به نظر شما دلیل نیاز به این دیوارها چیست؟ در واقع این نوع طراحی در اتاق های موسیقی برای جلوگیری از بازتاب و جذب انرژی و ارتعاشات صوتی یا همان رزونانس صوتی استفاده می شود چون اگر وجود داشته باشد باعث خراب شدن صدای اصلی می شود.
داشتم یک فیلم مستند در خصوص طراحی های پل های معلق در دنیا تماشا می کردم که چشمم به فیلم خراب شدن یک پل بزرگ معلق افتاد که تنها با وزیدن یک نسیم یا یک باد سبک 20 کیلومتر بر ساعتی مثل تاب حرکت می کرد و در نهایت کاملا خرد و داغون شد ! این پل اگر در اینترنت جستجو کنید به عنوان پل تاکوما یا Tacoma Bridge معروف است که باعث شد صنعت پل سازی تجربه ای ارزشمند را به دست بیاورد. در واقع به زبان ساده رزونانس یا علاقه پایه های پل به جذب انرژی و البته دفع نشدن آن و انباشته شدن انرژی باد که در پایه ها و البته کابل های پل وجود داشت باعث شد انباشت زیاد انرژی پل را عملا منفجر کند !!!
اما جالبترین نکته ای که نظر من رو جلب کرد این بود که این مشکل براحتی قابل حل بود !! اما با چه روشی؟ به سادگی شما در طراحی پل باید کاری می کردید که انباشت انرژی باد در پایه های پل انجام نشود و اینکار به سادگی اضافه کردن سیم های دورپیچی بود که در پایه های پل های معلق امروزی به سادگی قابل مشاهده است و تصور ما این هست که این دورپیچ سیمی تزئینی است !
اما این تنها چیزهایی نبود که برای من جذاب بود ! هیچوقت فکرش را هم نمی کردم که اینقدر فیزیک در دنیا مهم باشد ! هیچ می دانستید بال های هواپیما اگر دارای رزونانس باشند ممکن است در رسیدن به یک سرعت مشخص منفجر شوند؟ هیچ می دانستید اگر پایه های سکوهای نفتی که در دریا هستند دفع کننده لرزشهای ریز نوسان آب نباشند و آنها را انباشت کنند با آن عظمت خرد می شوند؟ هیچ می دانستید جریان جذر و مد آب دریا می تواند سازه های عظیم بتنی را به خاطر همین انباشت و رزونانس انرژی منهدم کند ؟
اما جالبترین چیزی که در این قسمت مورد توجه من بود استفاده از قوانین فیزیکی و رزونانس در طراحی چوب های ماهیگیری بود ! بله چوبهای ماهیگیری ! ما در ماهیگیری روشی به نام اسپینینگ یا Spinning داریم که در آن طعمه های مصنوعی را پرت می کنیم و به سمت خودمان می کشیم ، حال تصور کنید در طی روز شما با یک چوب ممکن است صدها بار اسپین انجام داده باشید ! اگر این چوب شما در حالت ساده انرژی هوایی که به آن برخورد می کند را جذب کند شما به مرور خسته می شوید ! چوب شما انباشت انرژی را به دست منتقل می کند و کم کم انگار به جای یک چوب 300 گرمی یک پتک حمل می کنید !
حال تصور کنید چوبی با طراحی شش ضلعی و مهندسی خارق العاده برای همین منظور طراحی می شود که رزونانس را عبور دهد و انرژی را جذب و به سمت شما هدایت نکند !! شما می توانید صدها بار بدون خستگی و جذب انرژی به این ورزش مفرح بپردازید ! امیدوارم مورد توجه شما قرار گرفته باشد ، هر سوالی در این خصوص دارید خوشحال می شویم در ادامه نظرات و سوالات شما را بشنویم .
