共振知多少

高雪瑩

大約200 年前，不可一世的拿破侖率領(lǐng)法國軍隊入侵西班牙，部隊行軍經(jīng)過一座鐵鏈懸橋時，軍官下令過橋，隊伍邁著整齊的步伐走向?qū)Π?。就在這時，隨著“轟隆”一聲巨響，大橋坍塌，士兵、軍官紛紛落入水中。

為什么會這樣呢？是因為橋不夠牢固嗎？定然不是。原來，這是因為軍隊步伐的頻率接近大橋的固有頻率，發(fā)生了共振現(xiàn)象。一個物體或者一個系統(tǒng)在沒有外力影響的情況下，會傾向于某個頻率的振動，這個頻率就是固有頻率。而當(dāng)兩種物體的固有頻率相同或相接近時，它們的振動幅度就會疊加。就像兩個人在蕩秋千時，當(dāng)他們的擺動頻率相同時，他們會一起蕩起來。

揭開共振的神秘面紗

那什么是共振呢？我們先來看看一個有趣的例子。音叉是一種樂器，當(dāng)你敲擊它時，它會發(fā)出聲音。但是，如果你將一個相同頻率的音叉放在旁邊，并敲擊另一個音叉，你會發(fā)現(xiàn)，放在旁邊的音叉也會發(fā)出聲音！這就是共振現(xiàn)象。

為什么會發(fā)生共振現(xiàn)象呢？這就涉及共振的原理了。每個物體都有一個特定的振動頻率，即固有頻率。所謂振動頻率，就是一個物體在一定時間內(nèi)振動的快慢。當(dāng)一個物體的振動頻率與另一個物體的振動頻率非常接近時，共振就會發(fā)生。共振只是偶然現(xiàn)象嗎？當(dāng)然不是。

見證共振的驚人魔力

生活中的經(jīng)驗告訴我們，聲音可以震碎玻璃杯。但是，你知道什么樣的聲音可以震碎玻璃杯嗎，是音量很大的，還是音調(diào)很高的？實際上，聲音能夠震碎玻璃杯，關(guān)鍵就在于共振。

對于玻璃杯來說，它有一個獨特的共振頻率。當(dāng)外部聲音的頻率與玻璃杯的共振頻率相同或非常接近時，玻璃杯就會受到共振的作用而發(fā)生振動，最終導(dǎo)致破裂。通常，使用高音調(diào)的聲音更容易達(dá)到玻璃杯的共振頻率。因此，高音調(diào)聲音更易震碎玻璃杯。當(dāng)音調(diào)與玻璃杯的共振頻率匹配時，無論音量大小，都有可能震碎玻璃杯。

在電視或小說中，我們常常會看到這樣的情景：一群勇敢的登山者為了與伙伴保持聯(lián)系或者慶祝成功，高聲說話或者大聲吶喊，而引起雪崩。每當(dāng)這時，你會不會和我一樣想起一句詩：不敢高聲語，恐驚天上人。雪崩真的像李白說的那樣，驚擾了“天人”才引起的嗎？當(dāng)然不是，這也是共振引起的。登山者在登山時是嚴(yán)禁大喊的，因為喊叫中的某一頻率可能與山上積雪的固有頻率相同，從而因共振引發(fā)雪崩。

因此，在登山過程中，登山者往往會被告知要保持安靜，避免高聲喧嘩，特別是在雪崩易發(fā)區(qū)域。

演繹共振的美妙旋律

雖然共振存在一定的危害性，但是我們通過合理的設(shè)計和控制，能最大限度地發(fā)揮其正面效用或減小其危害，為我們的生活帶來許多便利。

樂器領(lǐng)域

共振在樂器中發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)你彈奏吉他或拉小提琴時，弦會共振，并產(chǎn)生美妙的音樂。樂器的共振頻率可以通過調(diào)整琴弦的松緊來改變，從而產(chǎn)生不同的音高。通過合理的共振效應(yīng)，樂器的聲音可以變得更加美妙和動聽。人們經(jīng)過長期研究和實踐，利用共振現(xiàn)象改善樂器設(shè)計和制造，使得樂器發(fā)出更富有共鳴感和表達(dá)力的音色，讓聆聽者能有更加細(xì)膩、飽滿的音樂體驗。

音響也用到了共振原理！當(dāng)音響設(shè)備中的揚聲器播放音樂的時候，激發(fā)空氣振動，我們才能聽到聲音。是不是很神奇？

建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域

共振在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。通過精確地控制共振效應(yīng)，工程師可以增強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性和抗震能力。

你知道嗎？風(fēng)也會和橋梁引起共振。在橋梁的設(shè)計中，工程師會考慮到風(fēng)的共振效應(yīng)。如果橋梁的固有振動頻率與風(fēng)的頻率相似，風(fēng)就會引起橋梁的共振，可能導(dǎo)致橋梁坍塌。因此，為了保證橋梁的安全，工程師需要小心設(shè)計，通過合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)和材料，使得橋梁能夠在外界振動的影響下保持穩(wěn)固。

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

共振在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有著非常重要的應(yīng)用。你是不是一下子就想到了核磁共振？沒錯，這種檢查方式用到的就是共振成像技術(shù)，通過產(chǎn)生強(qiáng)磁場和無線電波，使人體內(nèi)的氫原子產(chǎn)生共振，然后測量其振動產(chǎn)生的磁場變化，從而生成圖像。這種方法可以幫助醫(yī)生診斷出許多其他手段無法準(zhǔn)確判斷的疾病，如腦部疾病、脊椎疾病等。

（責(zé)任編輯：陸艷）