共振現象在生活中非常常見。1940年,美國華盛頓州的塔科馬海峽吊橋在風力的作用下上下劇烈晃動,最後轟然倒塌。橋邊的攝影愛好者拍下了如此令人毛骨悚然的一幕。
風力作用看上去並沒有達到摧枯拉朽的程度,那為(wei) 什麽(me) 還能讓大橋倒塌呢?背後的物理現象就是共振。今天讓機構老師帶大家一起,通過30秒的時間迅速學習(xi) 了解一下,什麽(me) 是共振現象。
01什麽(me) 是共振Resonance
共振,是指一個(ge) 物體(ti) 的振動,會(hui) 帶動另一個(ge) 物體(ti) 的振動。大部分物體(ti) 收到一個(ge) 衝(chong) 擊作用後,往往會(hui) 有一個(ge) 自己來回振動的頻率,這個(ge) 頻率就叫做自振頻率。
例如我們(men) 把一個(ge) 不倒翁稍微偏移一下,然後不倒翁就會(hui) 以某個(ge) 周期來回振動。而如果我們(men) 一直用手扶著不倒翁讓他來回動,這時候手施加作用力的頻率就叫做驅動頻率。驅動頻率越接近於(yu) 自振頻率,產(chan) 生的驅動效果就會(hui) 越強,相同的能量輸入下,振動的幅度就會(hui) 越大。
02生活中的共振現象Resonance
例如,當你敲擊一個(ge) 空水杯時,它會(hui) 開始振動。如果你繼續敲擊,水杯就會(hui) 產(chan) 生聲音。這個(ge) 聲音是由水杯的振動引起的。水杯不斷振動,帶動杯中空氣也一直不斷共振,最終就形成了較為(wei) 穩定的聲音。這就是共振現象的一個(ge) 例子。
理論上,如果被帶動的物體(ti) 不存在任何有粘性的成分,當驅動頻率等於(yu) 物體(ti) 的振動頻率時,物體(ti) 的振幅就會(hui) 趨向於(yu) 無窮大。有一種說法是軍(jun) 隊過橋時必須走碎步,就是為(wei) 了防止整齊的步伐產(chan) 生共振,從(cong) 而導致橋梁垮塌。
不過,從(cong) 塔科馬大橋出事之後,工程師們(men) 逐漸研究清楚了共振現象。現在的橋梁設計之中,一般都會(hui) 在橋梁中設置足夠的阻尼器,從(cong) 而吸收外界振動傳(chuan) 遞過來的能量。
共振現象是高中物理的重要知識點之一,不過更偏向於(yu) 概念理解,計算的內(nei) 容僅(jin) 限於(yu) 簡單的駐波計算。
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