了解一下何為共振

2021-01-09 非凡聲音

據說,19世紀初,一隊拿破崙士兵在指揮官的口令下,邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐,通過法國昂熱市一座大橋。快走到橋中間時,橋梁突然發生強烈的顫動並且最終斷裂坍塌,造成許多官兵和市民落入水中喪生。後經調查,造成這次慘劇的罪魁禍首,正是共振!因為大隊士兵齊步走時,產生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致,使橋的振動加強,當它的振幅達到最大限度直至超過橋梁的抗壓力時,橋就斷裂了。有鑑於此,所以後來許多國家的軍隊都有這麼一條規定:大隊人馬過橋時,要改齊走為便步走。

對於橋梁來說,不光是大隊人馬厚重整齊的腳步能使之斷裂,那些看似無物的風兒同樣也能對之造成威脅。1940年,美國的全長860米的塔柯姆大橋因大風引起的共振而塌毀,儘管當時的風速還不到設計風速限值的1/3,可是因為這座大橋的實際的抗共振強度沒有過關,所以導致事故的發生。也正是由於共振的力量,巨大的冰川也能被「溫柔」的海洋波濤給拍裂開。

共振(resonance)是物理學上的一個運用頻率非常高的專業術語,是指一物理系統在特定頻率下,比其他頻率以更大的振幅做振動的情形;這些特定頻率稱之為共振頻率。在共振頻率下,很小的周期振動便可產生很大的振動,因為系統儲存了動能。共振是十分普遍的自然現象,幾乎在物理學的各個分支學科和許多交叉學科中以及工程技術的各個領域中都可以觀察到它,都要應用到它。例如橋梁、碼頭等各種建築,飛機、汽車、輪船、發動機等機器設備的設計、製造、安裝中,為使建築結構安全工作和機器能正常運轉,都必需考慮到防止共振問題。

當然,共振也被有效利用於多個方面。比如,音樂的頻率、節奏和有規律的聲波振動,是一種物理能量,而適度的物理能量會引起人體組織細胞發生和諧共振現象,這種聲波引起的共振現象,會直接影響人們的腦電波、心率、呼吸節奏等,使細胞體產生輕度共振,使人有一種舒適、安逸感,音律的變化使人的身體有一種充實、流暢的感覺。它活化了體內的細胞,加快了血液的流動,激活了人的物理層次的生命潛能。人們還發現,當人處在優美悅耳的音樂環境中,可以改善精神系統、心血管系統、內分泌系統和消化系統的功能,促使人體分泌一種有利健康的活性物質,提高大腦皮層的興奮性,振奮人的精神,讓人們的心靈得到了陶冶和升華。所以,人們已經開始運用音樂產生的共振,來緩解人們由於各種因素造成的緊張、焦慮、憂鬱等不良心理狀態,而且還能用於治療人的一些心理和生理上的疾病。

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