共振的力量科学小实验

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那么什么是共振捏?共振是指一物理系统在特定频率下,以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。

共振的力量有多大?它可以使一个完整的玻璃杯破碎,蛇形共振还可以摧毁一座结实的大桥,下面我们一起来做一个关于共振的一个小实验。

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01.一本厚书

02.两根细绳

把一本书、一个坐垫或者一个重包,用两根绳悬挂起来。如果不去碰它,你看能使它摆动起来吗?能使它不只是作微小摆动,而是能真正大幅度地摆动吗?

看起来这是不可能的,是吗?但是,这是能做到的。这回你无须运用智力,只需要对着吹气,你就能使它猛烈地摆荡起来。

你不相信吗?这可是真的!而且你还用不着使劲吹哩!真正要紧的是,你吹气的时间要正好是时候。

现在我们开始好吗?不管是书还是别的什么,把它悬挂好后,对着它吹上一口气。这会使它摆动一个很小的距离。你是否注意过,一个摆动物体的习性是怎么样的?在摆幅的正中,物体摆动得最快;向两边摆荡时,停留零点几秒,然后又开始越来越快的速度向相反的方向摆荡回去。

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如果你在物体停止摆动后立即吹上一口气,而且连续几次都在这个时候吹,那么即使你用的吹灰之力,也能随心所欲地要它摆动多大,它就能摆动多大。凡是秋千荡得好的人都知道这一点。在这个例子里,力本身并不是非常重要的——“临界时刻”才是秘密所在。这本荡着的书,或者任何别的摆荡着的物体,都有它们自己的特殊摆荡时间,即周期。而周期只取决于摆绳的长度。如果每分钟吹的气的次数和每分钟秒摆摆动次数相同,摆幅就可以非常大。

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这种现象称为共振。共振的发生是多方面的。例如,一座桥,因为有弹性,支承桥的桥墩又为数不多,它就具有一个固定的振动周期。有些人认为,士兵过桥时,不应该齐步走,因为他们行军步伐的速度可能会和桥的固有频率相同。在这种情况下,桥就会剧烈地振动,直至振塌为止。事实上,发生这种情况的可能性极小,因为桥的固有频率大大低于行军步伐的速率。但是,不坚实的东西发生这种情况的可能性要大得多。躺在担架上的病人碰上两个走步一致的担架员,可就要受颠簸之苦了。我必须承认,我自己曾在斯里兰卡造过一座小而坚实的钢吊桥。有一次,以某种速度走过这座桥时,桥身共振非常厉害,那桥面荡了好一会儿,危险极了,我真担心桥和我自己都要被抛进深渊里去。

共振在音乐和声学以及其它领域中都起着重要作用,以后你将会明白这一点的。无线电这个奇迹及其调谐在很大程度上都有赖于共振。



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