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共振的原理(共振在工程中的弊处有多大)

黄滕滕
生活小妙招
2021-09-04 12:19:32

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  提起共振,一个很有名的真实事件不得不说。

  19世纪初,一队 拿破仑士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮。整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥。快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生。(现在很少看到大部队步行过桥了,要不然也可以观察一下。)

  因为士兵的齐步走产生的频率刚好跟大桥的固有频率一致,从而增强了桥的震动。当振幅达到桥的最大弯矩时,就会发生变形,然后断裂。

  什么是共振呢?

  是指一物理系统在特定频率下,比其他频率以更大的振幅做振动的情形;这些特定频率称之为共振频率。

  现代的美国发明家特士拉“牛气”的说:用一件共振器,我就能把地球一裂为二!可见共振的可怕之处。

为您推荐:共振有多厉害-共振的巨大威力

  所以工程当中,会用一些方法减小共振

  1。隔绝振源——挖防震沟。加防震层(防震地基)。远离震源…

  2。改变自身固有频率——远离可能震源的频率…

  3。加装抗震阻尼器——有的高层建筑已经采用,在最高层安装阻尼器。

  特别是桥梁,大家会经常见到桥梁上面限速。笔者认为限速有以下两种原因:

  1. 避免出现事故。因为高架桥为了符合力学结构,形状都是向上微微拱起的,汽车经过高架桥可近似看成是做圆周运动,如果跑的太快,重力不足以提供向心力,就会出现离心现象,就是会飞起来。而且,速度过快,容易追尾。

  2. 较小震动频率,避免与桥发生共振。大家都知道,频率过高或者过低,都会一起共振(洗衣机就是最好的实验工具)。一般桥的固有频率都比较高,就要用避开桥梁固有频率段的低速了。

  电影《嫌疑人x的献身》开篇就讲了一个完美的犯罪。里面说一位物理博士,在没有接触到对方,而将对方杀死,用的是定向声波发生器。在高速上,将声波发生器朝向对方驾驶室,然后调整声波频率,与玻璃共振,玻璃破碎。从而干扰司机,车子失控撞上栏杆而亡。

  共振在工程中是可怕的,但是在生活中,却能带来很多好处。

  我们用的微波炉,就是利用让微波频率,使食物自身的分子活动,从而达到食物加热效果。还有音响设备中扬声器纸盆的振动。人听到声音也是(声音小了听不到,大了也听不到)。消声器也是利用共振原理等等。

  结尾两个猜想:

  1. 张衡的地震仪,应该是用了共振原理。

  2. 量子纠缠,两个量子不管相距多远,其中一个量子动一下,另一个量子同时跟着动。是否说明纠缠的两个量子只有一种频率,固定的频率。

  

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