Rezonans

Rezonans to zjawisko, które bierze się stąd, że niemal każdy układ mechaniczny ma możliwość drgania z charakterystyczną dla siebie częstością ; jeżeli więc popychać go z taką właśnie częstością (lub współmierną z częstością jego drgań własnych), czyli w rezonansie, to małą siłą można wzbudzić duże drgania. Rezonans mechaniczny na ogół jest szkodliwy (wibracje maszyn czy pojazdów), czasem katastrofalny.

Częstość rezonansową Wr i amplitudę rezonansową Ar możemy obliczyć z warunku na maksimum amplitudy drgań danej wzorem Funkcja A(w) osiąga maksimum dla częstości rezonansowej

Widać, że im mniejsze tłumienie b (dłuższy czas t) tym większa amplituda A. Jeżeli tłumienie jest słabe (b << w0) to wówczas maksymalna amplituda odpowiada częstości drgań własnych Wr = w0. Jednocześnie, ten warunek odpowiada przesunięciu fazowemu j = p/2 pomiędzy siłą a wychyleniem. Siła nie jest zgodna w fazie z wychyleniem. Zauważmy jednak, że moc pochłaniana przez oscylator zasilany siłą wymuszającą F zależy od prędkości

P = Fv

Trzeba więc, żeby to prędkość (a nie wychylenie) była zgodna w fazie z siłą, a to oznacza, że siła musi wyprzedzać wychylenie o p/2. Gdy x = 0 to v = v max i wtedy siła też ma być maksymalna. W punktach zwrotnych, gdzie prędkość zmienia swój kierunek, siła też musi zmienić swój kierunek (siła działa cały czas to nie są impulsy tak jak np. przy popychaniu deski).
Skutki rezonansu mogą być zarówno pozytywne jak i negatywne. Z jednej strony staramy się wyeliminować przenoszenie drgań np. z silnika na elementy nadwozia w samochodzie, a z drugiej strony działanie odbiorników radiowych i telewizyjnych jest możliwe dzięki wykorzystaniu rezonansu elektrycznego. Dostrajając odbiornik do częstości nadajnika spełniamy właśnie warunek rezonansu. Zjawisko rezonansu jest bardzo rozpowszechnione w przyrodzie.
Metodą rezonansu magnetycznego przeprowadzono wiele pomiarów momentów magnetycznych jąder atomowych, a także uzyskano wiele informacji o budowie cieczy, dielektryków, metali, polimerów i półprzewodników. Jest on także standardową metodą badania budowy cząsteczek organicznych i bezinwazyjną metodą diagnostyczną w medycynie; w technice służy do pomiaru i stabilizacji pól magnetycznych
Zjawisko to polega na umieszczeniu w polu magnetycznym określonych materiałów. Ich jądra powinny zawierać nieparzystą ilość cząstek elementarnych. Umieszczone w ten sposób jądra pochłaniają fale elektromagnetyczne, a jednocześnie stają się źródłem pola elektromagnetycznego. Szybko rezonans znalazł zastosowanie w badaniach ziemskiego pola magnetycznego, geofizyki i oceanografii. Duże znaczenie miła także dla medycyny.
Badanie za pomocą rezonansu jest nieszkodliwe dla ludzkiego organizmu. Za jego pomocą można ocenić strukturę anatomiczną człowieka w każdej płaszczyźnie jak i trójwymiarowo. Szczególnie dobrze ocenić można stan ośrodkowego układu nerwowego oraz tkanki mięśni kończyn. Badania wykonuje się w celu wykrycia nowotworów mózgu, chorób otopiennych, zmian w ośrodkowym układzie nerwowym, guzów serca i tkanek mięśniowych oraz chorób dużych naczyń.
Badanie odbywa się w specjalnym pomieszczeniu. Do jego wnętrza nie można wnosić przedmiotów metalowych, gdyż te mogą zakłócić badanie i spowodować zły odczyt informacji. Metalowe przedmioty mogą zostać przyciągnięte przez magnes i spowodować uraz pacjenta. Pacjent podczas badania kładzie się na stole, który przesuwa go wewnątrz komory. W czasie trwania badania, pacjent musi leżeć nieruchomo. Każdy ruch może spowodować, że badanie będzie niedokładne. Zazwyczaj całe badanie trwa godzinę, lecz jego czas może się wydłużyć.