ظاهرة الرنين
الظواهر الفيزيائية
هنالك عدد كبير من الظواهر الفيزيائية التي تحدث في الطبيعة، والتي سعى العديد من العلماء على مر السنين إلى تفسيرها وعمل نماذج محوسبة وعمليّة لتوضيح عملها وكيفيّة الاستفادة منها، ومن هذه الظواهر التي تحدث بشكل كبير هي الأعصاير والبراكين والزلازل وهذه الظواهر لها قوة تدميريّة كبيرة ويعمل العلماء على تفسيرها لكي نستطيع تجنّبها، ومن الظواهر المفيدة التي استطاع الإنسان استغلالها في مجالات كثيرة هي ظاهرة الكهروضوئيّة وظاهرة الحث الذاتي وظاهرة الطفو، وأيضاً من الظواهر الفيزيائيّة المهمة والتي تدخل في عدد كبير من المجالات العلميّة ألا وهي ظاهرة الرنين، التي لها أهمية في مجال الفيزياء الكلاسيكيّة والدوائر الكهربائية، وفي هذا المقال سوف نتحدث عن مفهوم الرنين بشكل عام وظاهرة الرنين المستخدمة في مجال الفيزياء الميكانيكيّة والدوائر الكهربائية.
ظاهرة الرنين
تعتبر ظاهرة الرنين من الظواهر المشهورة في مجال الفيزياء، والتي يميل فيها النظام إلى الاهتزاز بأقصى قيمة ممكنة، حيث وجد العلماء أنّ لكل جسم في الطبيعة له تردد خاص به، وذلك اعتماداً على شكل هذا الجسم ومكوّناته، فكل جسم له تردد طبيعيّ خاص به يميزه عن غيره من الأجسام، فعندما تتعرّض الأجسام إلى تردد معين وكان هذا التردد يساوي التردد الطبيعي لهذا الجسم فإنّه سوف يخزن أقصى قيمة لطاقة الاهتزاز، ممّا يؤدى إلى اهتزازه بأكبر تردد وسعة اهتزاز ممكنة، وهذا يجعل الجسم ينهار بشكل مباشر، وتظهر ظاهرة الرنين في عدد من التجارب والمجالات المختلفة أهمها:
مجالات الاستفادة من ظاهرة الرنين
- الموجات الصوتيّة: عندما نؤثر في لوح زجاجيّ بموجات صوتيّة تساوي التردد الطبيعيّ لبعض الأجسام فإنّ هذا الجسم سوف يهتز بسعة كبيرة جداً نتيجة تداخل موجات الصوت مع الجسم ممّا يؤدي إلى تحطمه وانهياره، وقد استخدمت هذه الظاهرة في المجالات العسكريّة بشكل خاص عن طريق ابتكار أسلحة تصدر موجات صوتيّة غير مسموعة، وبترددات تساوي التردد الطبيعيّ للبنايات في أراضي العدو مما يؤدي إلى انهيارها وتحطيمها، وأيضاً تم استخدام هذه الفكرة لتعذيب السجناء والمقاومين في مناطق النزاع.
- الموجات الكهرومغناطيسيّة: وجد العلماء بأن ظاهرة الرنين تظهر في الموجات الكهرومغناطيسيّة، خاصة في الدوائر الكهربائية حيث وجد في الدوائر الكهربائية التي تحتوي على محث ومواسع ومقاومة كهربائيّة أنها تمتلك تردداً طبيعيّاً سمّي بتردد الرنين، ويعتمد هذا التردد على قيمة المحث والمواسع، وقد استغلت هذه الفكرة لتصميم دوائر كهربائيّة لالتقاط الإشارات الكهرومغناطيسيّة، خاصة تلك المستخدمة في الراديو والبث التلفزيونيّ، وقد لاحظ العلماء أنّ قيمة التيار الكهربائيّ المتردد في هذه الدوائر يصبح له أعلى قيمة ويهتز بسعة كبيرة عندما يتساوى تردد الإشارة الملتقطة مع تردد الرنين في هذه الدائرة.