18世纪中叶,法国昂热市附近有一座102 m的桥梁。一队士兵正步通过这座桥时突然发生桥梁断裂,226人掉入河中殒命。1906年的一天,俄国彼得堡封塔克河的一座桥上,一队骑兵以整齐的步伐到达桥心时,桥突然裂成数段坠入河中。这样的故事,别的地方也发生过。当时人们进行了调查,发现桥所受的载荷远远没有超过许可的范围,坍毁前也没有任何损坏的地方,这在当时是个不解之谜。随着科学的发展,人们才弄清,这种破坏事故是“共振”造成的。如果用钳子夹住钢锯条的一端,另一端用手弹一下,它就会来回振动。尽管振动幅度越来越小,但每秒钟振动次数总是不变的,这个振动次数叫物体的固有频率。任何物体都有自己的固有频率。如果近处有一个振源,它的频率接近于这个物体的固有频率,该物体在外界振源影响下会振动得越来越激烈,这种现象就叫作共振。
大队人马迈着整齐的步伐过桥,如果步伐正好与桥的固有频率一致,桥的振动就会加剧,振幅也逐渐加大,直到超过了桥的抵抗力时,就产生断裂。现在,世界各国都有一条不成文的规定,大队人马必须便步过桥。
在现代铁路运输中也要考虑共振的影响。火车车轮撞击轨道会发生有节奏的强烈振动,如果这个振动频率与车轮弹簧的固有频率相接近,乘客就要大受“颠簸之苦”了;如果这个频率和所经过的桥梁固有频率相接近,同样会造成桥断车覆的后果。
1890年,一艘外国远洋巨轮在大海中拦腰折断而惨遭覆灭。经分析,船的发动机和主轴中心没有对准,在运转中产生了周期性的惯性离心力,其周期性与船体的固有频率相接近,产生了强烈振动以致使船体破损。
在现代航天、航空、航海和机器制造中,也都必须考虑共振的破坏作用。共振在工程上有破坏作用,但只要掌握了它的规律也能让它为人们服务。
在建筑工地上,人们常能见到振动捣固机,有了它,混凝土制件就更结实。振动式压路机能迅速地把路面压平。在矿山里,利用快速振动的风镐开凿岩石、挖煤炭。其他如振动式粉碎机、振动炭沙机等无不是利用共振现象来制造的。
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