神秘的聲音現象—共振

2021-01-07 文二講理

法國拿破崙時期,一隊士兵在軍官引導下,邁著整齊劃一的步伐通過一座大橋。這座大橋十分堅固,縱然千軍萬馬也不能撼動分毫。隊伍走到一半,大橋卻瞬間崩塌了。一時間人仰馬翻,紛紛落水。經過長期追查研究,發現並不是敵人刻意損壞,罪魁禍首竟是受害者自身,是共振現象在作怪。

什麼是共振?共振怎麼發生的?這些問題都得從聲音的來源說起。我們知道聲音是由物體的振動產生的,物體的振動快慢決定了聲音的高低,物理學中把聲音的高低叫做音調。為了量化音調高低,引入頻率這個詞彙,即每秒振動次數,單位赫茲(Hz)。我們平常所說的聲音頻率都是在20~20000Hz之間,稱為可聞聲波。低於20Hz的聲音叫做次聲波,高於20000Hz的聲音叫做超聲波。有些動物比如大象依靠次聲波交流,滑坡、泥石流、地震、海嘯等自然災害也能發出次聲波,甚至運轉的機器也能發出次聲波。超聲波在生活中應用廣泛,我們可以用超聲波做成聲吶武器,可以用超聲波清潔牙齒、粉碎人體內結石。海豚、蝙蝠等動物也能發出超聲波。

了解了聲音的分類,我們再回到開頭的話題共振。共振就是當兩個物體振動頻率大致相同時,振動程度增強的現象。上面所提到的軍人步伐太整齊了,而其頻率恰好接近於大橋作自由振動的固有頻率,激起橋梁共振引發事故。為了接受這次教訓,此後世界各國都規定:凡大隊人馬過橋時必須碎步走,避免共振現象發聲。

無獨有偶,中國古代也有關於共振現象的記載。唐開元年間,洛陽白馬寺的一名和尚得到一個磬,和尚視為珍寶,秘不示人。不料這磬常常無故自鳴,和尚為此整日憂心忡忡,以為獲罪於鬼神,竟生起病來。和尚的好朋友一名曹姓樂師聽聞此事,特來探望,並詢問生病緣由。倆人談話之時,恰好寺廟裡前殿齋鐘響了,磬也跟著自鳴起來。曹樂師心中瞭然,他拿出一把銼刀在磬上銼了幾下,從此這磬再也不無故自鳴了。原來這個磬的振動頻率與齋鐘相近,齋鍾一響,磬也跟著響起來。

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  • 中國最早對共振現象的研究
    通俗地講,共振是指周期性變化的外力與物體的振動情況「合拍」時,該物體的振動最劇烈的現象。早在公元前三、四世紀成書的《莊子》中,就記載有相同基音間以及基音和泛音間的共振現象。所謂基音是指同一聲音中每秒鐘振動次數最低的音;所謂泛音是指聲音中每秒鐘振動次數是基音整數倍的其他音。
  • 對共振與共鳴的認識:古人如何記載共振現象?共鳴與鐘有何聯繫?
    各種各樣的聲波都是由發聲體振動引起的,這種振動通過空氣或其他媒介傳播到人的耳朵,人就聽到聲音。並在人的頭腦中逐漸加深了對它們的認識。    當一個物體發聲振動時另一個物體也隨著振動,這種現象叫做共振。  在古代典籍中有大量的關於共振現象的記述。
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    如果「物理學中的共振」這個話題,引起了一些問題,那我建議你閱讀這篇文章,在這篇文章中,我們將詳細地描述共振現象。在談論共振之前,你需要了解什麼是振動及其頻率。這個例子對於我們理解共振現象的本質很有用。共振只能發生在有波動的地方。包括電壓的波動,聲音的振動,或是機械的振動。什麼是波動?它們有什麼特點?振動是以振幅和頻率為特徵的。
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    用兩個相同的高腳杯放入同量的水,然後把兩個杯子靠近放置,敲擊其中一個杯子讓其發出聲,另一個杯子會發生什麼現象?另一個杯子中的水會有水波紋。這是因為發生共振的結果。共振的定義:兩個振動頻率相同的物體,當一個發生振動時,引起另一個振動的現象;共振在聲學中亦稱"共鳴",它指的是物體因共振而發聲的現象,比如兩個頻率相同的音叉靠近,其中一個振動發聲時,另一個也會發聲。許多動物身上還存在著其它一些形式的共振現象。
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    一件共振器,它的威力主要在於它能發出各種頻率的波,這些不同頻率的波作用於不同的物體,就能夠相應地產生出一種共振波,當這種共振波達到一定程度時,就能使物體被摧毀。共振建造了這個世界共振是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語。共振的定義是兩個振動頻率相同的物體,當一個發生振動時,引起另一個物體振動的現象。
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    5月5日下午,廣州虎門大橋發生異常抖動,專家組當日初步判斷,振動主要原因是由於沿橋跨邊護欄連續設置水馬,改變了鋼箱梁的氣動外形,在特定風環境條件下,產生了橋梁渦振現象,而渦振正是共振的一種。人們去遊樂場總喜歡玩一些水上項目,而其中的水上搖擺橋更是抖音網紅打卡項目。
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  • 共振頻率的簡併
    某些振動方式的共振頻率相同時,就會出現共振頻率的重疊現象,稱為共振頻率的簡併。  在出現簡併的共振頻率上,那些與共振頻率相當的聲音會被加強,造成頻率畸變,使人們感到聲音失真,產生聲染色。同時,這種簡併現象還將導致某些頻率的聲音能量,特別是低頻聲,在空間分布上的不均勻。
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    曹紹夔說,這根本不是妖怪作怪,只是一種共振現象,是磬和寺廟的大鐘產生了共振,在用銼刀搓了磬幾下後,磬和寺廟的大鐘沒有共振現象了,所以,就不會自己響了。這個鬧鬼的磬的故事,就闡明了一個物理原理,那就是共振。我國自古就利用共振原理。比如,兵臨城下時,為了監視敵人,在城牆裡,每隔一段距離就挖一個坑,並在坑內埋上蒙著皮革的大甕。這樣的大甕就是共振器。
  • 數控工具機共振現象的產生原理、影響和預防方法,很實用.
    什麼是共振現象  共振是一種常見的物理現象。如果以吹管類樂器吹奏雙調(一種曲調的名稱)時,琵琶的琴弦會自動發出聲音來應和。吹奏其他的曲調,就沒有這種情況發生。朋友拿這隻琵琶當寶貝,認為是奇異、有靈性之物,其實是不知道,這是一種常見的道理。以上提到的琵琶琴弦自動應和管樂之音,其實就是因為管樂聲波的振動引起了琵琶琴弦的共振而發生的。
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