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　　“随风舞动”大桥背后的物理知识

　　日前广东虎门大桥悬索桥发生明显弯曲振动现象，引发了大家的广泛关注，早在2010年时伏尔加格勒过河大桥桥面也曾发生过浪型翻滚并发出震耳欲聋的声音。而在大桥停止震动后，经检查大桥并未发现裂纹损伤。随之一个物理学名词进入到我们的视线当中——共振。到底什么是共振以及它对我们生活有哪些影响，今天我们就来学习一下。

　　一、共振的原理

　　共振其实反映的是能量传递过程，任意一个物理系统都会有其固有的自然振荡频率，当系统受外界刺激，作强迫振动时，就比如前面所说的桥梁振动，大风可能就是外界的一个刺激，这种激励的频率接近于系统固有频率时(大桥自己的频率)，强迫振动的振幅可能达到非常大的值(大桥发生弯曲振动)，因为在共振频率下，干扰信息(其他频率)少，就相当于受到的阻碍力小，所以系统间的能量交换得到了放大。从周围环境吸收非常多能量的趋势加大，信息和能量以最为容易的方式传送到系统当中。所以这时的物体就会发生大幅度振动的现象。

　　二、共振的危害

　　共振会使系统能量迅速膨胀，所以很多时候对我们的生活都会产生巨大的破坏作用。比如，持续发出的某种频率的声音，达到玻璃杯的固有频率就会使玻璃杯被阵碎。高山上的一声大喊，发出的声音的频率刚好与山顶的积雪的固有频率一致，使积雪产生共振，则顷刻之间造成一场大雪崩。地壳里的某一板块发生断裂时，产生的波动频率传到地面上，与建筑物产生强烈的共振，于是，就造成了屋毁人亡的惨剧。

　　对人危害程度尤为厉害的是次声波所产生的共振。因为次声波的声波频率很低，一般均在20赫兹以下，波长却很长，不易衰弱，人的耳朵听不到，但是人体有些器官的共振频率在16-17赫兹左右，一旦与人体器官发生共振，会使受振者的器官发生变形、位移或出血，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。

　　所以人们采用了各种方式来预防共振对我们的危害。比如，人们在电影院、播音室等对隔音要求很高的地方，采用加装一些海绵、塑料泡沫或布帘的办法，使声音的频率在碰到这些柔软的物体时，不能与它们产生共振，而是被它们吸收掉。又如电动机要安装在水泥浇注的地基上，与大地牢牢相连，或要安装在很重的底盘上，为的是使基础部分的固有频率增加，以增大与电机的振动频率(驱动力频率)之差来防止基础的振动等。

　　三、共振的应用

　　当然共振这种现象，在我们的生活当中也并不都是扮演者破坏者的角色的，它也应用于我们生活的各个方面。在音乐艺术中，不论是声乐，还是器乐，共振都起决定性的作用，甚至可以说没有共振就没有音乐。像琵琶、吉他、冬不拉等这些乐器都有一个大肚子的共鸣箱，这样经过共振发出来的琴声才会响亮丰满。知了、蝈蝈等一些昆虫在夏天时候的鸣叫，也是利用了声音的共振——共鸣产生的发声。在建筑工地，工人用混凝土建房子时，一边灌混凝土，一边用振荡器进行震荡，这样会让混凝土更紧密、结实。电影电视剧中看到的消音枪，利用共振，将声音产生的能量转化为热能，从而使大部分噪音被“消化”掉，达到降音的效果。还有家里常用的微波炉，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为热能，从而使食物的温度迅速升高。除此之外此外，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。

　　【例1】下列说法正确的是()。

　　A.只有受迫振动才能发生共振现象

　　B.一切振动都能发生共振现象

　　C.共振对于我们的生活只有巨大的危害

　　D.只要振动受到阻力，它一定做阻尼振动

　　【答案】A

　　【解析】A项正确，发生共振的条件是f固=f驱。所以只有外界给予激励刺激的时候，也就是产生受迫振动时才能发生共振现象。B项错误，必须是产生受迫振动时才能发生共振现象。C项错误，共振在我们的生活当中也有很多有利的应用，比如乐器。D项错误，阻尼振动亦称减幅振动，是指振动物体克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小，无阻尼振动亦称等幅振动，是指振动物体从外界取得能量，恰好补偿了它的能量损耗，这时它的振幅将保持不变。所以当外界补充能量时可能做的是无阻尼振动。因此，本题选择A选项。

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