共振的应用及其危害

共振的应用及其危害
摘要
共振是我们生活中非常常见的一种现象，它广泛的存在于我们的日常生活中，无论我们注意与否。

本文通过举例说明共振现象危害及人们利用共振的好处。

正文
简单地说，共振是指一个物理系统在特定频率下，以最大振幅做振动的情形。

当人们从外界再给这个物体加上一个振动时，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。

物体产生共振时,由于它能从外界的策动源处取得最多的能量,往往会产生一些意想不到的结果。

共振时的激励频率称为共振频率，近似等于机械系统的固有频率。

对于单自由度系统，共振频率只有一个，当对单自由度线性系统作频率扫描激励试验时，其幅频响应图（见图）上出现一个共振峰。

对于多自由度线性系统，有多个共振频率，激励试验时相应出现多个共振峰。

对于非线性系统，共振区出现振幅跳跃现象，共振峰发生明显变形，并可能出现超谐波共振和次谐波共振。

共振时激励输入系统的功同阻尼所耗散的功相平衡，共振峰的形状与阻尼密切相关。

共振现象也可以说是一种最普遍也是最频繁的自然现象之一，没有共振就没有世界。

宇宙是在一次剧烈的大爆炸后产生的。

而促使这次大爆炸产生的根本原因之
一，便是共振。

当宇宙还处于浑沌中时，就开始产生了振荡。

最初的时候，这种荡振是非常微弱的。

渐渐地，振荡的频率越来越高、越来越强，并引起了共振。

最后，在共振和膨胀的共同作用下，导致了一阵惊天动地的轰然巨响，宇宙在瞬间急剧膨胀、扩张，然后，宇宙就出现了。

共振不仅创造出了宇宙，而且，微观物质世界的产生，也与共振有着密不可分的干系。

从电磁波谱看，微观世界中的原子核、电子、光子等物质运动的能量都是以波动的形式传递的。

宇宙诞生初期的化学元素，也可以说是通过共振合成和产生的。

有一些粒子微小到简直无法想象，但它们可以在共振的作用之下，在100万亿分之一秒的瞬间，互相结合起来，于是新的化学元素便产生了。

因为宇宙中这些粒子的生成与共振有着如此密切的关系，所以粒子物理学家经常把粒子称为“共振体”。

俗话说万物生长靠太阳，就是万物生长靠共振。

因为我们所熟知的植物的光合作用，亦是叶绿素与某些可见光共振，才能吸收阳光，产生氧气与养分。

所以没有共振，植物便不能生长，人类和许多动物也就因此会失去了食物的来源。

也就是说，没有共振，地球上的生命便不能长期存在。

弦乐器中的共鸣箱、无线电中的电谐振等，就是使系统固有频率与驱动力的频率相同，发生共振。

我们在建筑工地经常可以看到，建筑工人在浇灌混凝土的墙壁或地板时，为了提高质量，总是一面灌混凝土，一面用振荡器进行震荡，使混凝土之间由于振荡的作用而变得更紧密、更结实。

此外，粉碎机、测振仪、电振泵、测速仪等，也都是利用共振现象进行工作的。

但是，祸福相依，给我们的生活带来巨大便利的共振，也产生了许多意想不到的效果，导致了很大的损失。

持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎。

机器的运转可以因共振而损坏机座。

高山上的一声大喊，可引起山顶的积雪的共振，顷刻之间造成一场大雪崩。

行驶着的汽车，如果轮转周期正好与弹簧的固有节奏同步，所产生的共振就能导致汽车失去控制，从而造成车毁人亡……
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。

次声波的声波频率很低，一般均在20兆赫以下，波长却很长，不易衰弱。

自然界的太阳磁暴、海浪咆哮、雷鸣电闪、气压突变、火山爆发；军事上的原子弹、氢弹爆炸试验，火箭发射、飞机飞行等等，都可以
产生次声波。

在我们工作、学习和生活的周围，能够产生次声波的小型动力设备很多，如鼓风机、引风机、压气机、真空泵、柴油机、电风扇、车辆发动机等。

现代科学研究已经证明，大量发射的频率为16—17赫兹的次声波会引起人体无法忍受的颤抖，从而产生视觉障碍、定向力障碍、恶心等症状，甚至还会出现可导致死亡的内脏损坏或破裂。

而次声波武器则可以说是人类运用共振来危害人类自己的一种技术上的极致。

在21世纪开始的正在蓬勃发展的信息技术、基因科学、纳米材料、航天高科学技术大发展的浪潮中，更是大量运用到共振技术。

而且随着科学的发展，可以预见，共振将会对我们这个社会产生更加巨大的“震荡”。

我们必须正视共振，正视其利弊，并且扬长避短，让其为我们的生活造福，而不是利用它来研究各种军事武器。

共振能毁灭世界，更能创造未来。

参考文献：
《振动机械的理论及应用》作者：顾海明，周勇军东南大学出版社
《共振论简介》作者: 黄化民高等教育出版社
《共振论的回顾与瞻望》作者：邢其毅等北京大学出版社 1982。