共振現(xiàn)象及其應(yīng)用

共振現(xiàn)象及其應(yīng)用

MW0R00SiteQE2014/02/25目錄共振的現(xiàn)象共振的條件共振的利用共振的防止共振的危害唐朝洛陽(yáng)有個(gè)和尚喜歡彈撥樂器——磬.奇怪的是，靜靜的磬經(jīng)常自鳴自響，無緣無故地發(fā)出嗡嗡的聲音.磬無故而鳴，使和尚大為驚奇，漸漸由驚而疑，由疑而怯，以為是妖孽作怪，結(jié)果憂慮成疾，病倒在床.一天，和尚向前來探望他的朋友訴說了內(nèi)心的憂慮.正在說話時(shí)，寺院里的鐘聲響了，說來奇怪，磬也發(fā)出了嗡嗡的響聲.和尚的朋友明白了原由，悄悄用鋼銼在磬上銼了幾處.從此之后，磬再也不會(huì)無故發(fā)聲了.和尚以為妖怪已被趕走，心事頓消，病也不治而愈.和尚的心病共振的現(xiàn)象共振的現(xiàn)象

磬為什么會(huì)不敲自鳴呢？這是共振引起的一種現(xiàn)象.當(dāng)一物體的振動(dòng)頻率與另一物體的固有頻率一致時(shí)，前者的振動(dòng)能引發(fā)后者的振動(dòng).磬的頻率偶然地和鐘的頻率一樣，因此每當(dāng)鐘響時(shí),磬也因共振而發(fā)出嗡嗡之聲.磬自鳴原因共振概念共振現(xiàn)象是指一個(gè)物理系統(tǒng)在其自然的振動(dòng)頻率下趨于從周圍環(huán)境吸收更多能量的趨勢(shì)。共振在聲學(xué)中亦稱“共鳴”，在電學(xué)中，振蕩電路的共振現(xiàn)象稱為“諧振”。一般來說一個(gè)系統(tǒng)（不管是力學(xué)的、聲響的還是電子的）有多個(gè)共振頻率，在這些頻率上振動(dòng)比較容易，在其它頻率上振動(dòng)比較困難。假如引起振動(dòng)的頻率比較復(fù)雜的話（比如是一個(gè)沖擊或者是一個(gè)寬頻振動(dòng)）一個(gè)系統(tǒng)一般會(huì)“挑出”其共振頻率隨此頻率振動(dòng)，事實(shí)上一個(gè)系統(tǒng)會(huì)將其它頻率過濾掉。共振的條件

系統(tǒng)在周期性外力(強(qiáng)迫力)作用下發(fā)生受迫振動(dòng).在受迫振動(dòng)時(shí)，如果外力的頻率跟系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率接近或相等時(shí)，受迫振動(dòng)達(dá)極大值，這種現(xiàn)象叫做共振.條件分類A振幅共振無阻尼小阻尼大阻尼A0受迫振動(dòng)位移振幅達(dá)極大值.條件：O受迫振動(dòng)速度振幅達(dá)極大值.無阻尼小阻尼大阻尼v0B

速度共振條件：O共振的條件

周期性的驅(qū)動(dòng)力跟振動(dòng)“合拍”時(shí)，每次驅(qū)動(dòng)力都跟物體的速度方向一致，驅(qū)動(dòng)力做的都是正功，故振幅越來越大，能量也越來越大.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力不與振動(dòng)“合拍”時(shí)，它做的一部分是負(fù)功，振動(dòng)系統(tǒng)所得能量要少，引不起共振.共振的條件原因物體的振幅與驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系圖如下：共振的危害橋梁倒塌雪崩機(jī)器損壞翻船共振危害案例共振的危害Tacoma大橋倒塌時(shí)美國(guó)Tacoma大橋倒塌前每年肆虐于沿海各地的熱帶風(fēng)暴，也是借助于共振為虎作倀，才會(huì)使得房屋和農(nóng)作物飽受摧殘。因?yàn)轱L(fēng)除了產(chǎn)生沿著風(fēng)向的一個(gè)風(fēng)向力外，還會(huì)對(duì)風(fēng)區(qū)的構(gòu)筑物產(chǎn)生一個(gè)橫力，而且風(fēng)在表面的漩渦在一定條件下產(chǎn)生脫落，從而對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)生一個(gè)震動(dòng)。要是風(fēng)的橫力產(chǎn)生的震動(dòng)頻率和構(gòu)筑物的固定頻率相同或者相近時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生風(fēng)荷載共振.1940年，美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀，盡管當(dāng)時(shí)的風(fēng)速還不到設(shè)計(jì)風(fēng)速限值的1/3，可是因?yàn)檫@座大橋的實(shí)際的抗共振強(qiáng)度沒有過關(guān)，所以導(dǎo)致事故的發(fā)生。橋梁倒塌共振的危害

在冰山雪峰間，動(dòng)物的吼叫聲引起空氣的振動(dòng),當(dāng)頻率等于雪層中某一部分的固有振動(dòng)頻率時(shí),會(huì)發(fā)生共振,形成雪崩,因此,登山隊(duì)員嚴(yán)禁高聲說話.雪崩共振的危害輪船在航行時(shí)，會(huì)受到周期性的波浪沖擊而左右搖擺.如果波浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相同，就會(huì)發(fā)生共振，擺幅增大，甚至可以使船傾覆.這時(shí)可以改變船的航向和速度，使波浪沖擊的頻率遠(yuǎn)離船的固有頻率.翻船機(jī)器損壞機(jī)器在工作時(shí)由于零部件的運(yùn)動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生周期性的策動(dòng)力，使機(jī)器因共振而受到順壞。為了避免共振，設(shè)計(jì)時(shí)要注意機(jī)器的轉(zhuǎn)速使機(jī)器的固有頻率不與策動(dòng)力的頻率接近。

機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部分總會(huì)有某種不對(duì)稱性，從而對(duì)機(jī)床的其他部件施加周期性作用力引起這些部件的受迫振動(dòng)，當(dāng)這種作用力的頻率與機(jī)床的固有頻率接近或相等時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，從而影響加工精度，加大機(jī)械鋼鐵的疲勞破壞，加大機(jī)械的損害力度。共振的危害共振的利用樂器的共鳴箱電磁共振共振法打樁共振利用案例共振武器樂器的共鳴箱鋼琴\提琴\二胡等樂器的木制琴身,就是利用了共振現(xiàn)象使其成為一共鳴箱(盒),將優(yōu)美悅耳的音樂發(fā)送出去,以提高音響效果.共振的利用電磁共振共振的利用電磁共振在生活與生產(chǎn)中都有很多的應(yīng)用，特別是在無線電技術(shù)中.收音機(jī)的調(diào)諧裝置就是利用了電磁共振現(xiàn)象，以接受某一頻率的電臺(tái)廣播.電臺(tái)通過天線發(fā)射出短波/長(zhǎng)波信號(hào)，收音機(jī)通過將天線頻率調(diào)至和電臺(tái)電波信號(hào)相同頻率來引起共振，將電臺(tái)信號(hào)放大，再經(jīng)過過濾后傳至喇叭發(fā)聲。在修建橋梁時(shí)需要把管柱插入江底作為基礎(chǔ),如果使打樁機(jī)打擊管柱的頻率跟管柱的固有頻率一致,管柱就會(huì)發(fā)生共振而激烈振動(dòng),使周圍的泥沙松動(dòng),管柱就較容易克服泥沙的阻力,下插到江底.

在建筑工地，建筑工人在澆灌混凝土的墻壁或地板時(shí)，為了提高質(zhì)量，總是一面灌混凝土，一面用振蕩器進(jìn)行震蕩，使混凝土之間由于振蕩的作用而變得更緊密、更結(jié)實(shí)。

共振法打樁共振的利用共振的利用共振武器國(guó)外正在研制一種武器,它不用子彈、炮彈,也不用激光,而是以聲波作“子彈”來殺傷敵人,這就是次聲武器.當(dāng)次聲武器發(fā)出的次聲波頻率同人體肌肉、內(nèi)臟器官的固有振蕩頻率吻合時(shí),能引起肌肉及內(nèi)臟器官的共振,使人的五臟六腑破裂,導(dǎo)致死亡.共振的防止基本方法：破壞外力的周期性改變物體的固有頻率改變外力的頻率增大系統(tǒng)的阻尼共振的防止汽車減振裝置

汽車減振裝置有三級(jí)濾波：最下面是由輪軸和輪胎組成的“彈簧-質(zhì)量”系統(tǒng)；車身和底座彈簧構(gòu)成第二級(jí)；乘客和座位彈簧構(gòu)成第三級(jí)。當(dāng)質(zhì)量較大而彈簧的勁度系數(shù)相對(duì)來說比較小時(shí)，各級(jí)振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率足夠低，就可以形成一個(gè)低通過濾器，把大部分有害的高頻振動(dòng)濾掉。車身輪軸輪軸座位輪胎底座彈簧座椅彈簧路面共振的防止隔音裝置

播音室對(duì)隔音要求很高，常用加厚地板、墻壁的辦法，使它的固有頻率和聲音的頻率相差很多，從而使聲音的振動(dòng)不會(huì)引起墻壁和地板的共振.共振的防止增加固有頻率

電動(dòng)機(jī)要安裝在水泥澆注的地基上，與大地牢牢相連，或要安裝在很重的底盤上，為的是改變基礎(chǔ)部分的固有頻率，以增大與電機(jī)的振動(dòng)頻