共振的波頻是什麼意思?

General 更新 2023年10月15日

什麼是共振?

古希臘的學者阿基米德曾豪情萬丈地宣稱:給我一個支點,我能撬動地球。而現代的美國發明家特士拉更是“牛氣”,他說:用一件共振器,我就能把地球一裂為二!

他來到華爾街,爬上一座尚未竣工的鋼骨結構樓房,從大衣口袋裡掏出一件小物品,把它夾在其中一根鋼樑上,然後按動上面的一個小鈕。數分鐘後,可以感覺到這根鋼樑在顫抖。慢慢地,顫抖的強度開始增加,延伸到整座樓房。最後,整個鋼骨結構開始吱吱嘎嘎

地發出響聲,並且搖擺晃動起來。驚恐萬狀的鋼架工人以為建築出現了問題,甚至是鬧地震了,於是紛紛慌忙地從高架上逃到地面。眼見事情越鬧越大,他覺得這個惡作劇該收場了,於是,把那件小物品收了回來,然後從一個地下通道悄悄地溜開了,留下工地上的那些驚魂甫定、莫名其妙的工人。

上面這一段是一本書中有關美國著名發明家特士拉進行共振器發明的描寫,裡面所說的“小物品”便是一個共振器。可以預見,若是他把這個小物品再開上那麼十來分鐘,這座建築物準會轟然倒地。書中說,用同樣的這個小物品,在一小時不到的時間內,也能把布魯克林大橋(連接紐約曼哈坦島和長島的大橋)摧毀,使之墜入幽深黑暗的海底。而且,在這本書裡,特士拉甚至說:用這件小物品,我還能把地球一裂為二!

這該是一本科幻或者荒誕小說吧?否則,一件大不過拳頭、重不過幾斤的小東西,真的就有那麼厲害,能把一座巍然聳立的大樓甚至是一座巨無霸似的大橋震垮?它是一件什麼物品呢?

原來,它是一件共振器,它的威力主要在於它能發出各種頻率的波,這些不同頻率的波作用於不同的物體,就能夠相應地產生出一種共振波,當這種共振波達到一定程度時,就能使物體被摧毀。

如果你對共振的威力還有懷疑,那就讓我們一起來了解共振吧。

共振創造了世界

共振是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語。共振的定義是兩個振動頻率相同的物體,當一個發生振動時,引起另一個物體振動的現象。

共振在聲學中亦稱“共鳴”,它指的是物體因共振而發聲的現象,如兩個頻率相同的音叉靠近,其中一個振動發聲時,另一個也會發聲。

在電學中,振盪電路的共振現象稱為“諧振”。

產生共振的重要條件之一,就是要有彈性,而且一件物體受外來的頻率作用時,它的頻率要與後者的頻率相同或基本相近。從總體上來看,這宇宙的大多數物質是有彈性的,大到行星小到原子,幾乎都能以一個或多個固有頻率來振動。

共振不僅在物理學上運用頻率非常高,而且,共振現象也可以說是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現象之一,所以在某種程度上甚至可以這麼說,是共振產生了宇宙和世間萬物,沒有共振就沒有世界。

我們都知道,宇宙是在一次劇烈的大爆炸後產生的。而促使這次大爆炸產生的根本原因之一,便是共振。當宇宙還處於渾沌的奇點時,裡面就開始產生了振盪。最初的時候,這種蕩振是非常微弱的。漸漸地,振盪的頻率越來越高、越來越強,並引起了共振。最後,在共振和膨脹的共同作用下,導致了一陣驚天動地的轟然巨響,宇宙在瞬間急劇膨脹、擴張,然後,就產生了日月星辰,於是,在地球上便有了日月經天、江河行地,也有了植物蓬勃葳蕤、動物飛翔騰躍。

共振不僅創造出了宏觀的宇宙,而且,微觀物質世界的產生,也與共振有著密不可分的干係。從電磁波譜看,微觀世界中的原子核、電子、光子等物質運動的能量都是以波動的形式傳遞的。宇宙誕生初期的化學元素,也可以說是通過共振合成和產生的。有一些粒子微小到簡直無法想象,但它們可以在共振的作用之下,在100萬億分之一秒的瞬間,互相結合起來,於是新的化學元素便產生了。因為宇宙中這些粒子的生成與共振有著如此密切的關......

共振是什麼意思,為什麼可以破壞很堅固的物體,簡單說下?

共振(resonance)是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語,是指一物理系統在特定頻率下,比其他頻率以更大的振幅做振動的情形;這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的週期振動便可產生很大的振動,因為系統儲存了動能。當阻力很小時,共振頻率大約與系統自然頻率或稱固有頻率相等,後者是自由振盪時的頻率。自然中有許多地方有共振的現象如:樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛星之間的軌道共振、動物耳中基底膜的共振,電路的共振等。人類也在其技術中利用或者試圖避免共振現象。

危害案例

橋樑倒塌

19世紀初,一隊拿破崙士兵在指揮官的口令下,邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐,通過法國昂熱市一座大橋。快走到橋中間時,橋樑突然發生強烈的顫動並且最終斷裂坍塌,造成許多官兵和市民落入水中喪生。後經調查,造成這次慘劇的罪魁禍首,正是共振!因為大隊士兵齊步走時,產生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致,使橋的振動加強,當它的振幅達到最大限度直至超過橋樑的抗壓力時,橋就斷裂了。類似的事件還發生在俄國和美國等地。有鑑於此,所以後來許多國家的軍隊都有這麼一條規定:大隊人馬過橋時,要改齊走為便步走。

對於橋樑來說,不光是大隊人馬厚重整齊的腳步能使之斷裂,那些看似無物的風兒同樣也能對之造成威脅。1940年,美國的全長860米的塔柯姆大橋因大風引起的共振而塌毀,儘管當時的風速還不到設計風速限值的1/3,可是因為這座大橋的實際的抗共振強度沒有過關,所以導致事故的發生。每年肆虐於沿海各地的熱帶風暴,也是藉助於共振為虎作倀,才會使得房屋和農作物飽受摧殘。因為風除了產生沿著風向的一個風向力外,還會對風區的構築物產生一個橫力,而且風在表面的漩渦在一定條件下產生脫落,從而對構築物產生一個震動。要是風的橫力產生的震動頻率和構築物的固定頻率相同或者相近時,就會產生風荷載共振。近幾十年來,美國及歐洲等國家和地區還發生了許多起高樓因大風造成的共振而劇烈搖擺的事件。[1]

地面共振

當直升機在地面工作時(或滑跑時)受到外界振動後,旋翼槳葉運動偏離平穩位置,如旋翼以後退型擺振運動,這時槳葉重心偏離旋轉中心,旋翼重心的離心激振力,激起機身在起落架上的振動;機身振動反饋於旋翼的擺振運動,對旋翼起支持激振的作用,形成一閉環系統,使得旋翼擺振運動越來越大,當旋翼後退型頻率與機身在起落架上的某一模型的頻率相等或接近時,系統的阻力又不足以消耗它們相互激勵的能量,這時整個系統的振動就會是不穩定的,振動幅度(振幅)將越來越大,直到直升機毀壞才告終,即出現了地面共振。

機器損壞

機床運轉時,運動部分總會有某種不對稱性,從而對機床的其他部件施加週期性作用力引起這些部件的受迫振動,當這種作用力的頻率與機床的固有頻率接近或相等時,會發生共振,從而影響加工精度,加大機械鋼鐵的疲勞破壞,加大機械的損害力度。

次聲波共振

對人危害程度尤為厲害的是次聲波所產生的共振。次聲波是一種每秒鐘振動很少、人耳聽不到的聲波。次聲波的聲波頻率很低,一般均在20赫茲以下,波長卻很長,不易衰弱。自然界的太陽磁暴、海浪咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變、火山爆發;軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗,火箭發射、飛機飛行等等,都可以產生次聲波。在我們工作、學習和生活的周圍,能夠產生次聲波的小型動力設備很多,如鼓風機、引風機、壓氣機、真空泵、柴油機、電風扇、車輛發動機等。次聲波的這種神奇的功能也引起了軍事專家的高度重視,一些國家利用次聲波的性質進行次聲波武器的研製,已研製出次聲波槍和次聲波炸彈。不論是次聲波槍還是次聲波炸彈,都是利用頻率為16—1......

共振是什麼原因

共振(resonance)是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語,是指一物理系統在特定頻率下,比其他頻率以更大的振幅做振動的情形;這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的週期振動便可產生很大的振動,因為系統儲存了動能。當阻力很小時,共振頻率大約與系統自然頻率或稱固有頻率相等,後者是自由振盪時的頻率。自然中有許多地方有共振的現象如:樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛星之間的軌道共振、動物耳中基底膜的共振,電路的共振等。人類也在其技術中利用或者試圖避免共振現象。

共振是指機械系統所受激勵的頻率與該系統的某階固有頻率相接近時,系統振幅顯著增大的現象。共振時,激勵輸入機械系統的能量最大,系統出現明顯的振型稱為位移共振。此外還有在不同頻率下發生的速度共振和加速度共振。

j機械共振:在機械共振中,常見的激勵有直接作用的交變力、支承或地基的振動與旋轉件的不平衡慣性力等。共振時的激勵頻率稱為共振頻率,近似等於機械系統的固有頻率。對於單自由度系統,共振頻率只有一個,當對單自由度線性系統作頻率掃描激勵試驗時,其幅頻響應圖上出現一個共振峰。對於多自由度線性系統,有多個共振頻率,激勵試驗時相應出現多個共振峰。對於非線性系統,共振區出現振幅跳躍現象,共振峰發生明顯變形,並可能出現超諧波共振和次諧波共振。共振時激勵輸入系統的功同阻尼所耗散的功相平衡,共振峰的形狀與阻尼密切相關。在一般情況下共振是有害的,會引起機械和結構很大的變形和動應力,甚至造成破壞性事故,工程史上不乏實例。防共振措施有:改進機械的結構或改變激勵,使機械的固有頻率避開激勵頻率;採用減振裝置;機械起動或停車過程中快速通過共振區。另一方面,共振狀態包含有機械系統的固有頻率、最大響應、阻尼和振型等信息。在振動測試中常人為地再現共振狀態,進行機械的振動試驗和動態分析。此外,利用共振原理的振動機械,可用較小的功率完成某些工藝過程,如共振篩等。

共振 的原理是波的疊加嗎?

不能簡單的這麼理解,只有當外界波的頻率與物體本身的振動頻率相等時,物體就與外界的波產生共振

共振頻率的介紹

共振頻率是指一個物理系統在特定頻率下,以最大振幅做振動的情形。此一特定頻率稱之為共振頻率(同共振)。

駐波共振原理

機械波必須依靠彈性介質進行傳播,波速依賴於彈性介質的性質,當波傳播遇到不同的介質時在界面會發生反射與透射,反射波與人射波的振幅相同,而傳播方向相反,在空間相遇而疊加成駐波。

什麼是共振峰頻率

就是物體受到被迫震動時,達到共振頻率時對應的頻率數值。

聲波共振原理

共振(resonance)

共振是指一個物理系統在特定頻率下,以最大振幅做振動的情形。此一特定頻率稱之為共振頻率。自然中有許多地方有共振的現象。人類也在其技術中利用或者試圖避免共振現象。一些共振的例子比如有:樂器的音響共振、太陽系一些類木行星的衛星之間的軌道共振、動物耳中 基底膜的共振,電路的共振等等。

一般來說一個系統(不管是力學的、聲響的還是電子的)有多個共振頻率,在這些頻率上振動比較容易,在其它頻率上振動比較困難。假如引起振動的頻率比較複雜的話(比如是一個衝擊或者是一個寬頻振動)一個系統一般會“挑出”其共振頻率隨此頻率振動,事實上一個系統會將其它頻率過濾掉。

理論

振盪強度是振幅的平方。物理學家一般稱這個公式為洛倫茲分佈[1],它在許多有關共振的物理系統中出現。Γ是一個與振盪器的阻尼有關的係數。阻尼高的系統一般來說有比較寬的共振頻率帶。

共振

系統受外界激勵,作強迫振動時,若外界激勵的頻率接近於系統頻率時,強迫振動的振幅可能達到非常大的值,這種現象叫共振。一個系統有無數個固有頻率,我們常研究低範圍的系統頻率。

共振創造了世界

共振是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語。共振的定義是兩個振動頻率相同的物體,當一個發生振動時,引起另一個物體振動的現象。

共振在聲學中亦稱“共鳴”,它指的是物體因共振而發聲的現象,如兩個頻率相同的音叉靠近,其中一個振動發聲時,另一個也會發聲。

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