共振的运用及其危害

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1、共振的运用及其危害共振的运川及其危害刘伟（北京理工大学03110901班20090481号2010年6月）摘要对于一个振动系统，当外加策动力的频率与系统本身的固有频率相近或相同时，系统受迫振动的振幅将趋于最大值，这种现象叫做共振。共振现象在生活中随处可见。共振有着极其广泛的应用领域，包括声学。电磁学、生物学、波动学、医学等等。合理巧妙地利用共振现象可以为我们创造巨大的财富，但另外一方面，共振现象也可以给我们带来危害。对共振冇充分的认识，巧妙利用，消除危害，那么共振就能成为我们开发口然的最好工具。关键字受迫振动

2、固冇频率策动力振幅能量应用与危害正文一相关概念受迫振动与策动力：区别于自由振动，受迫振动是物体在策动力的强迫下所产生的振动。策动力是外界施予系统的具有一定频率特征的作用力。扬声器中纸盒的振动，蒸汽机活塞的振动等都是受迫振动。物体做受迫振动的频率等于策动力的频率，跟物体的固有频率无关。固有频率：固有频率是系统木身所具冇的一•种振动性质。当物体做固有振动时的振动频率就是固有频率。固有频率由系统的质量分布，内部的弹性性质以及其力学性质相关。固有频率一般与振幅无关。如单摆固有频率f121,弹簧振子频率为gf12kl,

3、电路固有频率等等。m2LC二共振的产生对于-•个振动系统，当外加策动力的频率与系统木身的固有频率相近或相同时，系统受迫振动的振幅将趋丁•最大値，这种现象叫做共振。所以共振是一种特殊的受迫振动。对一个确定的无阻尼振动系统（固有频率fo—•定），当改变外加策动力的频率f（策动力大小不变），并且策动力周期性变化方向与振动方向相同时，发现振动系统的振幅A与策动力频率fZ间呈现如下图所示的关系：随着策动力频率f的增人，振动系统的振幅先增人到峰值再减小。实践证明，A峰值对应的策动力频率恰好为振动系统的固有频率fOo振幅是

4、表征振动系统能量性质的量，所以在共振的情形下，振动系统具冇最大的能量。值得注意的是：由于实际振动中客观存在的阻尼作用，策动力的频率要稍稍偏离振动的固有频率才能发生共振，实际共振的形成条件是策动力频率“接近固有频率”。三共振的应用共振现象在生活中随处可见，每个人或多或少都会有一些体会。对很多实际问题，虽然很难用共振理论知识做定量的计算，但总可以从中找到一些共振的影子。水平地而上放置一个篮球，向下给它一个瞬时冲量，由于弹性形变的作用，篮球会出现小幅振动。接下來，要将篮球拍起來，慢慢使它跳高，拍过篮球的都知道，不在

5、于你拍击篮球力度的大小，而在于你排挤它的节奏。节奏太快或者太慢都不能使篮球跳起来，就算使再人蛮劲也没用，只有“顺其木性”，不急不躁，力度缓慢、均匀地增强，篮球才会跳起來。而这里所谓的“顺其木性”，实际上就是让拍球的策动力频率“顺应”篮球起始跳动的固有频率产生共振以达到慢慢增人振幅的口的。这是本人在球类运动屮感触颇深的地方。共振的应用是非常广泛的。在声学中，共振又称“共鸣”，物体因共振而发声，如音叉一端发生振动而引起另一端也发匸振动的现象；在电磁学中，我们可以用核磁共振技术对患者做高精度的体检；在生物学中，大气

6、层中的臭氧层借助于共振的威力，阻止了紫外线的长驱直入，充当了地球生物的保护伞”关于共振的运用，真的町以说是没有做不到，只有想不到。随着人们对自然界以及人造振动系统固冇周期的深入了解，越來越多的以共振为核心原理的技术产品被研发出來，为人类创造了不可估量的财富。四共振的危害及其防止一切客观才能在的自然现象都是没有“感情意识”的存在，换句话说，自然现象的存在不是为了要服务于人，也不是为了要给人添乱，关键在于人们对它的认知和学控程度。共振现象当然也不例外。共振可以给人意想不到的惊喜，但也叮以给意想不到的灾难。人类丿力

7、史上不乏有因为军队步伐幣齐的过桥而致使桥梁倒塌的事件发牛。现在我们知道，其道理是显而易见的：整齐一致的步伐是军队作为一个整体具有了对桥梁相对统一的策动力周期，而当这个周期接近桥梁的固有周期时（事实证明，这事不难实现的），桥梁和过桥军队组成的受迫振动系统就具有了最大的振幅，一旦这个振幅超过了桥梁的承载力，桥塌人亡的悲剧必然发个。所以变乱步伐过桥才是明智之举，这样桥梁不会受到相对统一的策动力作用，共振现象也就不可能发生了。共振现象的危害也是多方面的，以上只是人们熟知的典例。共振的危害还可能威胁到我们的的身体健康，

8、我们知道，人的呼吸，心跳，血液循环等生理活动都有其固有频率，如果人被长期眾露在外界振动周期与自身生理周期相近的环境中，那么人的健康甚至生命都会受到威胁，杀人于无形的声波武器就是以此为原理的,,,，从原理上讲，防止共振产生的方法是很简单的，即：让策动力频率与振动系统固有频率相远离。首先确従当前策动力频率与固冇频率的和对大小，若相対大，则增大策动力频率，如相对小，则可减小策动力频率。当然，在一些实际问题