一篇共振的文章共享给大家

qiankaifeng

　　刚看到一篇共振的文章，对于我们学习振动理解共振有很大的帮助，分享给大家。
　　将弹性球吊在手指上，手掌对弹性球缓慢施力，弹性球会大幅振盪。如果手掌对弹性球快速施力，弹性球则静止不动。这与共振塬理有关。每一个物体都有其自然频率。当外力频率等于物体自然频率时物体会大幅振动。这种现象称为共振。弹性球的自然频率很低。手掌对弹性球缓慢施力时， 施力频率接近弹性球自然频率，产生共振，因而使弹性球大幅振盪。手掌对弹性球快速施力时，施力频率远大于弹性球自然频率，不会产生共振，因此弹性球静止不动。
　　在日常生活中有许多现象都与共振有关。最着名的例子就是Tacoma吊桥倒塌事件。Tacoma吊桥位于美国华盛顿附近。每当起风时Tacoma吊桥就会剧烈振动。1940年7月Tacoma吊桥在一阵剧烈振动后倒塌。Tacoma吊桥是用最好的建材建造的，为何会弱不禁风呢?加州理工学院物理系的研究团队做了详细的风洞实验后终于找到了答案。塬来Tacoma吊桥附近风的频率正好等于吊桥的自然频率，因此风与吊桥产生共振使吊桥剧烈振动而倒塌。
　　许多年前国外有一列火车通过桥樑时将桥樑震垮。事后调查塬因，塬来火车的一个车轮上有一道刻痕，火车行驶时刻痕不断地与铁轨摩擦。无巧不成书，刻痕与铁轨摩擦的频率正好等于桥樑的自然频率，因此产生共振使桥樑倒塌。
　　1831年，英国曼彻斯特有一个砲兵团列队以整齐的步伐通过一座吊桥。当砲兵团正在行进时，吊桥突然倒塌。这是因为炮兵团步伐的频率正好等于吊桥的自然频率， 因此炮兵团的步伐与吊桥产生共振，使吊桥大幅振动而倒塌。洗衣机脱水槽快速转动时洗衣机不会剧烈震动，但是当脱水槽转速变慢时洗衣机却会剧烈震动。这是因为洗衣机自然频率很低，当脱水槽快速转动时脱水槽转动频率远高于洗衣机自然频率，所以不会产生共振。当脱水槽转速变慢时，转动频率接近洗衣机自然频率，脱水槽便与洗衣机产生共振，使洗衣机剧烈震动。
　　大家沐浴时可以做一个小实验。用手拍打浴缸中的水，水面就会产生波浪高低起伏振动。观察水波振动的频率，然后以水波振动的频率拍打浴缸中的水。此时就会产生共振使浴缸中的水大幅度振动。浴缸中的水的自然频率与浴缸的形状及水的深度有关。我们用水筒挑水时也会观察到同样的现象。如果我们走路时振动的频率接近水筒中的水的自然振动频率就会产生共振使水筒中的水大幅度振动。
　　共振也会对潮汐造成影响。加拿大东岸的芬地海湾(Bay of Fundy)涨潮与煺潮时的水位高度差可达到16.3公尺。这是因为海湾就像一个大浴缸。海湾的形状及海水的深度决定潮水的自然频率。Fundy海湾的潮水绕海湾一圈约12小时25分，正好等于当地潮汐的週期，因此重力与海水产生共振使海水大幅度涨落。重力与共振携手演出了一场精彩无比的潮汐秀，大自然的奇妙真是让人讚嘆。生活中还有许多有趣的共振现象
　　"如果手掌对弹性球快速施力，弹性球则静止不动。"
　　磁电速度传感器用的就是这个塬理，我想在做一个小模型在讲这个的时候用呢，嗬嗬。
　　另外论坛里有个争论液体有无固有频率的帖子，也可以从这找到论据，嗬嗬。

missyou1860

上海三座大楼发生共振的事情想必大家都知道了吧。

[ 本帖最后由 fengchunlijdb 于 2009-2-4 13:08 编辑 ]

无欲则刚

现实生活中共振的列子太多了这个应该不难理解.

mingkongfengse

哪时候的事？我怎么没有印象？请指教！

missyou1860

具体 时间不清楚，大致是这么个情况一到节假日上海市中心的三座大楼就产生很强烈的振动。后来排查原因发现在附近有一个石头加工制造厂的机器频率时一样的。所以引起了共振。平常上班汽车噪音什么的对其进行干扰。等到节假日干扰不明显就引起了。强烈的共振

mriook

我怎么觉得那么不像呢？
就说设备里的共振吧，有好多激励频率，不是其中一个和固有频率一样就产生共振了吗，怎么会因为其他频率振动的干扰而不发生共振呢？

qiankaifeng

支持8楼观点

choaix

世界真奇妙

ChaChing

原帖由 mriook 于 2009-2-5 09:50 发表
...不是其中一个和固有频率一样就产生共振了吗，怎么会因为其他频率振动的干扰而不发生共振呢？

除非其他干扰中有振动之频率刚好与此共振频率相同, 相位相反, 互相抵消而不发生共振, 但个人认为这个机率太不可能了!
另一较可能是阻尼够大, 其共振幅度不大, 平时淹没於更大的随机振动干扰之下不自觉, 俟干扰变小反而容易被感觉出!
现实如何不确定, 个人看法而已!

ChaChing

原帖由 qiankaifeng 于 2009-2-2 18:52 发表
...原來Tacoma吊橋附近風的頻率正好等於吊橋的自然頻率，因此風與吊橋產生共振使吊橋劇烈振動而倒塌。...

本不想再提! 因个人已经澄清许多次了!
Tacoma Narrows Bridge此例子, 若严谨一点的话
并非共振的问题, 而是颤振(Flutter)的范畴, 两者是有点差异的
共振是外力频率接近系统固有频率产生的现象; 而颤振仅需一点小扰动即会发生(频率不一定是系统固有频率), 是属於系统稳定性的问题, 其中气动力是系统的一部分

qiankaifeng

第一次听说 颤振，能否请楼上解释详细一点。如方便可发相关资料到我邮箱KQian@dow.com .

ChaChing

二十几年前搅过的东西了, 不行了!
有兴趣可以上NASA的网站搜看看, 英文为flutter!

dm198029

受教了。。。。。。。。。。

liwusy

共振的危害也很大啊

plzhu2

网上搜到的。

颤振是弹性结构在均匀气流中由于受到气动力（见空气动力）、弹性力和惯性力（见达朗伯原理）的耦合作用而发生的振幅不衰减的自激振动，它是气动弹性力学中最重要的问题之一。飞行器、高层建筑和桥梁等结构都可能发生颤振。颤振常导致灾难性的结构破坏。1940年美国的塔科马海峡桥因颤振而倒塌就是一个例子。颤振问题在飞行器中尤为突出。