什么叫共振(共振在工程中的弊处有多大)
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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 。
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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 。
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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 。
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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:
【什么叫共振(共振在工程中的弊处有多大)】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 。
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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 。
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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 。
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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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