Uzspiestās svārstības – svārstības, kas norisinās periodiski mainīga ārējā spēka iedarbībā.
Uzspiestās svārstības rodas, piemēram, braucot vilcienā.
Dažreiz uzspiestās svārstības norisinās ar pietiekami lielu amplitūdu. Piemēram, nesot rokā krūzīti, pilnu ar kafiju, šķidrums viļņojas, līdz kādā brīdī tas pāršļakstās pāri krūzes malām. Ūdens svārstību amplitūda bļodā, berzējot bļodu, arī ir liela (sk. animācijā).
Tādu parādību mēs nosaucam par rezonansi.
Rezonanse ir parādība, ko novēro gadījumā, kad uzspiesto svārstību amplitūda sasniedz maksimālo vērtību un ārējais spēks sāk darboties vienā virzienā ar pašai sistēmai raksturīgajām svārstībām.
Tā, piemēram, šūpojoties šūpolēs, labi zināms, kurā brīdī jāieliecas atvēzienam, lai svārstību amplitūda ar katru vēzienu pieaugtu.
Līdzīgi rezonanse darbojas arī citos piemēros. Rezonanse var būt ļoti nevēlama parādība. Gadījumos, kad nelieli, bet ritmiski spēki (vēja brāzmas, cilvēku grupas ritmiska soļošana) iesvārsta tiltus, transportlīdzekļus, dažādas konstrukcijas, var rasties rezonanse un izraisīt šo objektu sagrūšanu.
Animācijās var novērot tilta seguma svārstības.
Animācijā var redzēt kā saplīst glāze skaņas iedarbībā.
Kad rodas rezonanse? Rezonanse rodas tādā gadījumā, kad uzspiesto svārstību amplitūda strauji palielinās. Tas notiek, kad periodiskā ārējā spēka (izspiedējspēka) frekvence tuvojas ķermeņa pašsvārstību frekvencei vai sakrīt ar to. Animācijā ārējais spēks ir pieliekts atsperei augšējā punktā un periodiski mainās (spēka grafiks ir uzzīmēts ar sarkano). Atsvars ļoti strauji palielina svārstību amplitūdu (grafiks ir uzzīmēts ar zilo) rezonanses dēļ.
Lai ķermeņa pašsvārstību frekvence ir \(0,4\) \(Hz\). Grafikā ir redzams, ka palielinoties ārējā spēka frekvencei līdz \(0,4\) \(Hz\), ķermeņa svārstību amplitūda pieaug no \(0,2\) \(cm\) līdz \(1,5\) \(cm\) (t.i. \(7\) reizes). Notiek rezonanse. Vēl palielinot ārējā spēka frekvenci līdz \(1,2\) \(Hz\), svārstību amplitūda samazinās, jo ķermeņa pašsvārstību frekvence krietni atšķiras no dotas vērtības.
Kur vēl var novērot rezonansi? Animācijā ir redzams, kā mainās lodīšu amplitūda atkarībā no ārēja spēka frekvences.
Zemestrīces rezultātā dažreiz notiek celtņu konstrukciju sabrukšana. Animācijā var aplūkot, kas notiek, mainoties grūdienu frekvencei.
Rezonanse rada cunami viļņus.
Tomēr cilvēki iemācījās izmantot rezonanses parādību mūzikas instrumentos, televīzijā, sakāru līdzekļos, medicīnā, akmeņu drupināšanā, betona noblīvēšanas ierīcēs. Akustisko rezonansi izmanto defektu meklēšanai cauruļvados.
Ikdienā mēs bieži sastopamies ar rezonanses parādību. Piemēram, izstumjot smiltīs iestrēgušo mašīnu. Mašīnu pakāpeniski iesvārsta. Kad ārējā spēka frekvence tuvosies ķermeņa pašfrekvencei, amplitūda pieaug, un mašīnu var izstumt.
