共振与生活

共振的应用及其危害

摘要：

本文通过对共振现象的特点的分析，结合现实生活，举例说明共振现象从宇宙到我们的生活中的具体应用和危害。

历史中有这样一个离奇的事件：1831年，一队骑兵队列通过英国曼彻斯特附近的一座吊桥，他们士气饱满，纪律严明，“哒哒”的马蹄声节奏分明而且整齐有力。突然，不幸的事发生了，随着一声巨响，人和马纷纷坠入河中，死伤惨重，带来了巨大的损失。而经过调查发现，这座桥本身相当结实，也没有敌人的破坏，专家们研究出的结果是，肇事者就是骑兵们自己。这是典型的共振现象带来的结果。

从上面的例子可以看出，共振现象在一定程度上有着非常巨大的影响。什么是共振呢它对我们的世界对我们的生活有着怎样的影响呢我们应该怎样利用强大的它并防止上面的惨剧的发生呢今天我们就来探讨。

一、什么是共振

任何物体产生振动后，由于其本身的构成、大小、形状等物理特性，原先以多种频率开始的振动，渐渐会固定在某一频率上振动，这个频率叫该物体的固有频率。当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为驱动)时，这时物体的振动频率等于驱动力的频率，而与物体的固有频率无关，这时称为强迫振动。但如果驱动力的频率与该物体的固有频率正好相同，物体振动的振幅达到最大，这种现象叫共振。

物体的振幅与驱动力的关系图如下：

（物体的振幅与驱动力频率关系图）

因此我们可以知道，在开始的那个例子中，是因为骑兵整齐的步伐使大桥作强迫振动，而且驱动力的频率意外地大致和大桥的频率一样，从而产生了共振现象，使桥梁倒塌，发生了悲剧。看来共振对我们生活的影响会十分巨大。

二、共振的应用

共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，所以在某种程度上甚至可以这么说，是共振产生了宇宙和世间万物，没有共振就没有世界。从宇宙大爆炸到微观世界的“共振体”，从人类说话交谈到虫鸣鸟吟，都是共振的魔力。还有一些研究表明，宇宙中的紫外线射向地球时，是臭氧层的振动频率与紫外线产生共振，从而吸收了大部分的紫外线，保护了地球；叶绿素与某些可见光共振才能吸收阳光，产生光合作用；甚至连色彩的产生也是因为各色光线与物体的共振所赐。

在日常的生产生活中，共振也是我们的好帮手，人类利用共振现象的能量特征，发明了不少实用的东西。

“共振筛”是利用共振现象最典型的例子之一。它是把筛子用四个弹簧支撑起来，并在筛子上装上偏心轮，偏心轮在皮带的带动下转动，是筛子受到周期驱动力的作用，做受迫

振动。调整偏心轮的转速，可使驱动力的频率接近筛子的固有频率，筛子发生共振，获得较大振幅，提高筛子的效率。

在建筑工地上，我们经常可以看到．建筑工人在浇灌混凝土的墙壁或地板时，为了提高质量，总是一边灌混凝土，一边用电振泵进行振动，使混凝土之间因振动的作用而变得更紧密、更结实。像粉碎机、测振仪、电振泵等，这些都是利用共振原理工作的。

现在许多家庭使用微波炉来加热食品，但为什么微波炉在加热食品时食品内外能同时升温呢原来微波炉中的磁控管产生915MHz或2450MHz的微波，即一种超高频率交变电磁场，它经波导传送出去，再经风扇搅拌器把它反射到炉腔各处，食物是吸收微波的一种介质，而且食物分子的振动频率跟微波的电磁场频率相同或相近，大量分子就在食物中原来位置的附近剧烈振动而摩擦出大量的热，使食物内外介质的温度同时升高，食物很快被烤熟。这是共振在家用电器中的应用。

总之，共振技术普遍应用于机械、化学、力学、电磁学、光学及分子、原子物理学、工程技术等几乎所有的科技领域。

三、共振的危害

从共振的特点来分析，它并不需要强大的破坏力，而是能自动进行能量的积累，如果不适当地利用它或者避免它，共振的危害也是很可怕的。开头曼彻斯特的惨剧就是一个鲜明的例子。在我们的日常生活中，无处不在的共振现象也经常带来烦恼。

人体是一个弹性体，各器官都有它的固有频率，当外来振动的频率与人体某器官的固有频率一致时，会引起共振，因而对那个器官的影响也最大。人体固有的振动频率经科学研究，人脑是8～12Hz，内脏器官为4～18Hz。在外来振动的不断激发下，人脑和内脏器官的振动频率与外来振动频率相近或相同，吸收外来振动的能量而共振，轻者能使人产生头晕、烦躁、耳鸣、恶心，如果强度大，就能使人的心脏及其内脏剧烈抖动、狂跳，以致血管破裂，使人死亡。

登山运动员登山时严禁大声喊叫。因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振引起雪崩，其后果十分严重。

对人危害程度尤为厉害的是次声波所产生的共振。次声波是一种每秒钟振动很少、我们耳朵听不到的声波，自然界的很多现象都能产生次声波。目前已研制出次声波枪和次声波炸

弹。它们利用频率为16赫兹左右的次声波，与人体内的某些器官发生共振，使受振者的器官发生变形、位移或出血。

千里之堤，溃于蚁穴”，最终的结果是可怕的。要避免共振的灾害作用，就必须尽量增大振动系统和可能的策动力频率之间的差距，使受迫振动被限制在极小振幅的范围内。比如，跟振动源十分接近的操作人员，如拖拉机驾驶员、电锯等操作工，在工作时应尽量避免这些振动源的频率与人体有关部位的固有频率产生共振。为了保障工人的，有关部门已做出相应规定，要求用手工操作的各类振动机械的频率必须大于20Hz。而鉴于成队士兵踏步踏过桥时容易造成桥的共振，所以后来各国都规定大队人马过桥，要便步通过。

正如每一种科学现象，它总有它的存在价值，共振也如此。只要我们清楚它的原理，避免有害的振动现象并利用振动的有利现象，好好让共振为人类服务，那样知识将发挥莫大的价值，今后共振也将会对我们的社会产生更大更有利的“震动”。