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高中物理:1.6《受迫振动 共振》素材(粤教版选修3-4)

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共振的应用和防止任何物体产生振动后,由于其本身的构成、大小、形状等物理特性,原先以多种频率开始的振动,渐渐会固定在某一频率上振动,这个频率叫该物体的固有频率。当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为策动)时,如果策动力的频率与该物体的固有频率正好相同,物体振动的振幅达到最大,这种现象叫共振。物体产生共振时,由于它能从外界的策动源处取得最多的能量,往往会产生一些意想不到的结果。 共振的危害及防止 190 多年前,拿破仑率领法国军队横扫欧洲,不可一世。当法军铁蹄越过西班牙边境而长驱直入时,部队要行军经过昂热市一座 102 米长的铁链悬桥。随着军官雄壮的口号,队伍跨着整齐的步伐浩浩荡荡地开向对岸。只听轰隆一声巨响,大桥坍塌,士兵、军官们还来不及退去便纷纷坠入河水里,造成 226 人丧生。 桥梁突然断裂,究其原因是共振造成的。因为大队士兵踏步踏的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时,桥就断了。类似的事件还发生在俄国和美国等地。鉴于成队士兵踏步踏过桥时容易造成桥的共振,所以后来各国都规定大队人马过桥,要便步通过。 唐朝开元年间,洛阳有个和尚,他的房间内挂着一口磬,常敲磬解烦。有一天,和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。这使他大为惊奇,终于惊扰成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,精通音律(即通晓声学理论),闻讯前来探望和尚。经过一番观察,他发现每当寺院里的钟响起来时,和尚房里的磬也跟着响了。于是曹绍夔拿出刀来把磬磨去几处,从此以后就不再自鸣了。他告诉和尚,这磬的音律(即固有频率)和寺院钟的音律一致,敲钟时由于共振,磬也就响了。将磬磨去几处就是改变它的音律,这样就不会引起共鸣。和尚恍然大悟,病也随之痊愈了。 登山运动员登山时严禁大声喊叫。因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合,就会因共振引起雪崩,其后果十分严重。人体是一个弹性体,各器官都有它的固有频率,当外来振动的频率与人体某器官的固有频率一致时,会引起共振,因而对那个器官的影响也最大。人体固有的振动频率经科学研究,人脑是 8~12Hz,内脏器官为 4~18Hz。在外来振动的不断激发下,人脑和内脏器官的振动频率与外来振动频率相近或相同,吸收外来振动的能量而共振,轻者能使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心,如果强度大,就能使人的心脏及其内脏剧烈抖动、狂跳,以致血管破裂,使人死亡。 在日常生活中...

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