共振的應(yīng)用及其危害03510901班王萌（20090822）摘要：本文通過對共振現(xiàn)象的特點(diǎn)的分析，結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，舉例說明共振現(xiàn)象從宇宙到我們的生活中的具體應(yīng)用和危害。歷史中有這樣一個離奇的事件：1831年，一隊(duì)騎兵隊(duì)列通過英國曼徹斯特附近的一座吊橋，他們士氣飽滿，紀(jì)律嚴(yán)明，“噠噠”的馬蹄聲節(jié)奏分明而且整齊有力。突然，不幸的事發(fā)生了，隨著一聲巨響，人和馬紛紛墜入河中，死傷慘重，帶來了巨大的損失。而經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這座橋本身相當(dāng)結(jié)實(shí)，也沒有敵人的破壞，專家們研究出的結(jié)果是，肇事者就是騎兵們自己。這是典型的共振現(xiàn)象帶來的結(jié)果。從上面的例子可以看出，共振現(xiàn)象在一定程度上有著非常巨大的影響。什么是共振呢？它對我們的世界對我們的生活有著怎樣的影響呢？我們應(yīng)該怎樣利用強(qiáng)大的它并防止上面的慘劇的發(fā)生呢？今天我們就來探討。一、什么是共振任何物體產(chǎn)生振動后，由于其本身的構(gòu)成、大小、形狀等物理特性，原先以多種頻率開始的振動，漸漸會固定在某一頻率上振動，這個頻率叫該物體的固有頻率。當(dāng)人們從外界再給這個物體加上一個振動（稱為驅(qū)動）時(shí)，這時(shí)物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，而與物體的固有頻率無關(guān)，這時(shí)稱為強(qiáng)迫振動。但如果驅(qū)動力的頻率與該物體的固有頻率正好相同，物體振動的振幅達(dá)到最大，這種現(xiàn)象叫共振。物體的振幅與驅(qū)動力的關(guān)系圖如下：個A（物體的振幅與驅(qū)動力頻率關(guān)系圖）因此我們可以知道，在開始的那個例子中，是因?yàn)轵T兵整齊的步伐使大橋作強(qiáng)迫振動，而且驅(qū)動力的頻率意外地大致和大橋的頻率一樣，從而產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，使橋梁倒塌，發(fā)生了悲劇。看來共振對我們生活的影響會十分巨大。二、共振的應(yīng)用共振現(xiàn)象也可以說是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現(xiàn)象之一，所以在某種程度上甚至可以這么說，是共振產(chǎn)生了宇宙和世間萬物，沒有共振就沒有世界。從宇宙大爆炸到微觀世界的“共振體”，從人類說話交談到蟲鳴鳥吟，都是共振的魔力。還有一些研究表明，宇宙中的紫外線射向地球時(shí)，是臭氧層的振動頻率與紫外線產(chǎn)生共振，從而吸收了大部分的紫外線，保護(hù)了地球；葉綠素與某些可見光共振才能吸收陽光，產(chǎn)生光合作用；甚至連色彩的產(chǎn)生也是因?yàn)楦魃饩€與物體的共振所賜。在日常的生產(chǎn)生活中，共振也是我們的好幫手，人類利用共振現(xiàn)象的能量特征，發(fā)明了不少實(shí)用的東西?！肮舱窈Y”是利用共振現(xiàn)象最典型的例子之一。它是把篩子用四個彈簧支撐起來，并在篩子上裝上偏心輪，偏心輪在皮帶的帶動下轉(zhuǎn)動，是篩子受到周期驅(qū)動力的作用，做受迫振動。調(diào)整偏心輪的轉(zhuǎn)速，可使驅(qū)動力的頻率接近篩子的固有頻率，篩子發(fā)生共振，獲得較大振幅，提高篩子的效率。在建筑工地上，我們經(jīng)?？梢钥吹?建筑工人在澆灌混凝土的墻壁或地板時(shí)，為了提高質(zhì)量，總是一邊灌混凝土，一邊用電振泵進(jìn)行振動，使混凝土之間因振動的作用而變得更緊密、更結(jié)實(shí)。像粉碎機(jī)、測振儀、電振泵等，這些都是利用共振原理工作的?，F(xiàn)在許多家庭使用微波爐來加熱食品，但為什么微波爐在加熱食品時(shí)食品內(nèi)外能同時(shí)升溫呢？原來微波爐中的磁控管產(chǎn)生915MHz或2450MHz的微波，即一種超高頻率交變電磁場，它經(jīng)波導(dǎo)傳送出去，再經(jīng)風(fēng)扇攪拌器把它反射到爐腔各處，食物是吸收微波的一種介質(zhì)，而且食物分子的振動頻率跟微波的電磁場頻率相同或相近，大量分子就在食物中原來位置的附近劇烈振動而摩擦出大量的熱，使食物內(nèi)外介質(zhì)的溫度同時(shí)升高，食物很快被烤熟。這是共振在家用電器中的應(yīng)用?？傊?，共振技術(shù)普遍應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及分子、原子物理學(xué)、工程技術(shù)等幾乎所有的科技領(lǐng)域。三、共振的危害從共振的特點(diǎn)來分析，它并不需要強(qiáng)大的破壞力，而是能自動進(jìn)行能量的積累，如果不適當(dāng)?shù)乩盟蛘弑苊馑?，共振的危害也是很可怕的。開頭曼徹斯特的慘劇就是一個鮮明的例子。在我們的日常生活中，無處不在的共振現(xiàn)象也經(jīng)常帶來煩惱。人體是一個彈性體，各器官都有它的固有頻率，當(dāng)外來振動的頻率與人體某器官的固有頻率一致時(shí)，會引起共振，因而對那個器官的影響也最大。人體固有的振動頻率經(jīng)科學(xué)研究，人腦是8?12Hz，內(nèi)臟器官為4?18Hz。在外來振動的不斷激發(fā)下，人腦和內(nèi)臟器官的振動頻率與外來振動頻率相近或相同，吸收外來振動的能量而共振，輕者能使人產(chǎn)生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心，如果強(qiáng)度大，就能使人的心臟及其內(nèi)臟劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，使人死亡。登山運(yùn)動員登山時(shí)嚴(yán)禁大聲喊叫。因?yàn)楹敖新曋心骋活l率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振引起雪崩，其后果十分嚴(yán)重。對人危害程度尤為厲害的是次聲波所產(chǎn)生的共振。次聲波是一種每秒鐘振動很少、我們耳朵聽不到的聲波，自然界的很多現(xiàn)象都能產(chǎn)生次聲波。目前已研制出次聲波槍和次聲波炸彈。它們利用頻率為16赫茲左右的次聲波，與人體內(nèi)的某些器官發(fā)生共振，使受振者的器官發(fā)生變形、位移或出血。千里之堤，潰于蟻穴”最終的結(jié)果是可怕的。要避免共振的災(zāi)害作用，就必須盡量增大振動系統(tǒng)和可能的策動力頻率之間的差距，使受迫振動被限制在極小振幅的范圍內(nèi)。比如，跟振動源十分接近的操作人員，如拖拉機(jī)駕駛員、電鋸等操作工，在工作時(shí)應(yīng)盡量避免這些振動源的頻率與人體有關(guān)部位的固有頻率產(chǎn)生共振。為了保障工人的安全與健康，有關(guān)部門已做出相應(yīng)規(guī)定，要求用手工操作的各類振動機(jī)械的頻率必須大于20Hz。而鑒于成隊(duì)士兵踏步踏過橋時(shí)容易造成橋的共振，所以后來各國都規(guī)定大隊(duì)人馬過橋，要便步通過。正如每一種科學(xué)現(xiàn)象，它總有它的存在價(jià)值，共振也如此。只要我們清楚它的原理，避免有害的