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【共振的威力:五个节拍器引发的科学奥秘】各位朋友,今天咱们来聊聊一个神奇的物理现象——共振。先给大家讲个历史故事:当年拿破仑的军队入侵西班牙时,一支法国小分队迈着整齐的正步走过一座铁链悬桥,结果桥突然塌了,好多人不幸死亡。后来人们猜测,这很可能就是共振惹的祸。共振到底是啥?为啥威力这么大呢?咱们先做个小实验看看。
找两个易拉罐放在桌上,上面搁一块泡沫板,再把五个相同的节拍器放上去。刚开始,这些节拍器摆动得乱七八糟,可过了一会儿,神奇的事情发生了——它们的节奏和摆动幅度居然变得完全一致!这就是共振的魔力。
其实啊,每个物体或系统在没有外力干扰时,都有自己喜欢的震动频率,这叫固有频率。当两个物体的固有频率相同或接近时,它们的震动幅度就会叠加,这就是共振。就像用声波击碎玻璃杯,当声音的频率和玻璃杯的固有频率重合,杯子就会剧烈震动直到破碎。这就跟咱们小时候荡秋千一样,父母每次在秋千荡到最高点时轻轻推一下,虽然每次力气不大,但几个回合下来,秋千就能荡得很高,这就是能量累积的过程。
说到共振的威力,不得不提上世纪四十年代的塔科马大桥事故。1940年11月7日,这座悬索桥遇到了每秒19米的风,风力不算特别大,但桥身却开始剧烈晃动,振幅接近9米,桥面倾斜到45度,远远看去就像一根抖动的面条,几个小时后大桥就坠落到峡谷里了。后来专家分析,这是因为卡门涡街和共振搞的鬼。当流体经过障碍物时会形成两列涡旋,它们会给物体施加垂直于流动方向的交变侧向力,让桥身震动。当卡门涡街的发放频率和大桥的固有频率接近时,就形成了共振,导致桥体大幅度摆动。今年5月5日虎门大桥的异常抖动事件,跟这个道理差不多。
不过呢,共振可不只是搞破坏,它在生活中也有很多妙用。比如神奇的地震仪、弹奏的弦乐器、收听的电台节目、使用的微波炉、炫丽的激光束,还有宇宙的电磁波等等,都离不开共振原理。