Το θέμα του σημερινού άρθρου είναι η ιδιοσυχνότητα, μια πολύ ανδιαφέρουσα έννοια στο χώρο της Φυσικής, την οποία συναντάμε σε πάρα πολλά συστήματα.
.
Αν «τραβήξουμε» τη χορδή μιας κιθάρας, ακούμε μια συγκεκριμένη νότα. Αυτή η νότα εξαρτάται από την ιδιοσυχνότητα της χορδής. Το μήκος, η τάση και το υλικό της χορδής καθορίζουν την ιδιοσυχνότητα της, και συνεπώς τη συχνότητα του ήχου που παράγει. Πρόκειται για μια έννοια που δεν περιορίζεται μόνο στα μουσικά όργανα, αλλά συναντάται σε πολλές πτυχές της καθημερινής μας ζωής.
.
Η ιδιοσυχνότητα, ή αλλιώς φυσική συχνότητα, είναι η συχνότητα στην οποία ένα σύστημα δονείται φυσικά, μόλις τεθεί σε κίνηση. Είναι η… “αγαπημένη” συχνότητα ενός αντικειμένου. Κάθε αντικείμενο έχει τη μοναδική του ιδιοσυχνότητα, από τις χορδές ενός βιολιού μέχρι τις δοκούς ενός κτιρίου.
.
Ας πάρουμε για παράδειγμα μια κούνια στην παιδική χαρά. Αν την σπρώξουμε με τον κατάλληλο ρυθμό, η κούνια ανεβαίνει όλο και πιο ψηλά. Αυτός ο ρυθμός είναι η ιδιοσυχνότητα της κούνιας. Αν προσπαθήσουμε να την σπρώξουμε πιο γρήγορα ή πιο αργά, δεν λειτουργεί το ίδιο καλά. Η κούνια προτιμά να κινείται στην ιδιοσυχνότητα της.
.
Η ιδιοσυχνότητα είναι ζωτικής σημασίας στη μηχανική. Τα κτίρια, οι γέφυρες και τα μηχανήματα πρέπει να κατασκευάζονται με κατανόηση των ιδιοσυχνοτήτων τους για να αποφεύγεται ο συντονισμός. Ο συντονισμός εμφανίζεται όταν μια εξωτερική δύναμη ταιριάζει με την ιδιοσυχνότητα ενός αντικειμένου, προκαλώντας του όλο και μεγαλύτερες (υψηλότερου πλάτους) δονήσεις. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφικά αποτελέσματα, όπως η κατάρρευση της γέφυρας Tacoma Narrows το 1940.
.
Μπορούμε να διαπιστώσουμε και μόνοι μας την ιδιοσυχνότητα με ένα απλό πείραμα: χρησιμοποιούμε ένα ποτήρι κρασιού με κολόνα, βρέχουμε το δάχτυλο και κάνουμε κύκλους στο χείλος του ποτηριού. Ο ήχος που θα ακούσουμε είναι η ιδιοσυχνότητα του ποτηριού.
.
Δεν είναι μύθος ότι οι τραγουδιστές της όπερας μπορούν να σπάσουν ένα ποτήρι με τη φωνή τους! Το λεπτό σημείο είναι ότι ο ήχος που παράγουν με τη φωνή τους έχει την ίδια συχνότητα με την ιδιοσυχνότητα του ποτηριού και υπάρχει συντονισμός. Αν ο ήχος είχε διαφορετική συχνότητα, το ποτήρι δεν θα έσπαγε ποτέ, ανεξάρτητα από την έντασή του (deciBel).
.
Fun fact: Ιδιοσυχνότητα υπάρχει και σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα!