从“鸣沙”现象谈共振是怎样的?

如题所述

到了坐落在黄河边上的宁夏鸣沙州,会发生这样的现象:当人们爬上沙丘或从上面滑下来时,随着沙粒的倾泻,可以听到清脆悦耳的声音,像唱歌一样。

原来是由共振引起的。任何一个物体都有一个固有频率,它的数值大小取决于物体的性质,如果在这个物体上加一个周期性变化的外力,当外力的频率等于物体的固有频率时,物体就会发生剧烈的振动,这种现象即被称为共振。

在日常生活中,当士兵、马队步伐整齐地过桥时,就会给桥施加一个周期性变化的外力,如果其频率等于或接近于桥的固有频率,桥就会发生共振,振幅迅速增大,严重时会把桥震坍。历史上曾发生过不少由此导致的悲剧。

除了人力的影响外,自然力产生的共振现象也是不可低估的。1940年美国的塔科玛海峡有一座长八百米、高几十米的大桥突然莫名其妙地垮了,此桥的结构原是非常牢固的。事后科学家们分析了一切可疑的地方,最后终于从气象资料中找到了答案,破坏桥梁的罪魁祸首是风。其实那天风力并不大,但由于它吹一阵歇一阵交替地进行,这交替阵风的频率正好与桥梁的固有频率一致,使桥在阵风的作用下发生了共振,最终导致桥被震垮。因此为了避免桥梁、船舶、飞机、房屋等因共振而摧毁,设计师们就要考虑它们所处的环境中有哪些交替的作用力,这些力的频率在什么范围内,以力图使设计对象的固有频率在此范围以外。

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