共振现象及其应用

1、12目录目录共振的现象共振的现象共振的条件共振的条件共振的利用共振的利用共振的防止共振的防止共振的危害共振的危害3 唐朝洛阳有个和尚喜欢弹拨乐器磬.奇怪的是，静静的磬经常自鸣自响，无缘无故地发出嗡嗡的声音.磬无故而鸣，使和尚大为惊奇，渐渐由惊而疑，由疑而怯，以为是妖孽作怪，结果忧虑成疾，病倒在床.一天，和尚向前来探望他的朋友诉说了内心的忧虑.正在说话时，寺院里的钟声响了，说来奇怪，磬也发出了嗡嗡的响声.和尚的朋友明白了原由，悄悄用钢锉在磬上锉了几处. 从此之后，磬再也不会无故发声了. 和尚以为妖怪已被赶走，心事顿消，病也不治而愈.u 和尚的心病和尚的心病共振的现象共振的现象4共振的现象共振的现

2、象 磬为什么会不敲自鸣呢？这是共振 引起的一种现象. 当一物体的振动频率与另一物体的固有频率一致时，前者的振动能引发后者的振动. 磬的频率偶然地和钟的频率一样，因此每当钟响时,磬也因共振而发出嗡嗡之声.u 磬自鸣原因磬自鸣原因u 共振概念共振概念共振现象是指一个物理系统在其自然的振动频率下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。共振在声学中亦称“共鸣”，在电学中，振荡电路的共振现象称为“谐振”。一般来说一个系统（不管是力学的、声响的还是电子的）有多个共振频率，在这些频率上振动比较容易，在其它频率上振动比较困难。假如引起振动的频率比较复杂的话（比如是一个冲击或者是一个宽频振动）一个系统一般会“挑出”其

3、共振频率随此频率振动，事实上一个系统会将其它频率过滤掉。5共振的条件共振的条件 系统在周期性外力(强迫力)作用下发生受迫振动.在受迫振动时，如果外力的频率跟系统的固有振动频率接近或相等时，受迫振动达极大值，这种现象叫做共振.u 条件条件u 分类分类A A 振幅共振振幅共振无阻尼无阻尼小阻尼小阻尼大阻尼大阻尼A 0 受迫振动位移受迫振动位移振幅达极大值振幅达极大值. .条件条件：06受迫振动速度振幅达极大值受迫振动速度振幅达极大值. .无阻尼无阻尼小阻尼小阻尼大阻尼大阻尼v 0 B B 速度共振速度共振条件：条件：0共振的条件共振的条件7 周期性的驱动力跟振动“合拍”时，每次驱动力都跟物体的速度

4、方向一致，驱动力做的都是正功，故振幅越来越大，能量也越来越大.当驱动力不与振动“合拍”时，它做的一部分是负功，振动系统所得能量要少，引不起共振.共振的条件共振的条件u 原因原因物体的振幅与驱动力的关系图如下：8共振的危害共振的危害桥梁桥梁倒塌倒塌雪雪 崩崩机器机器损坏损坏翻翻 船船共振危害共振危害案例案例 9共振的共振的危害危害TacomaTacoma大桥倒塌时大桥倒塌时美国美国TacomaTacoma大桥倒塌前大桥倒塌前每年肆虐于沿海各地的热带风暴，也是借助于共振为虎作伥，才会使得房屋和农作物饱受摧残。因为风除了产生沿着风向的一个风向力外，还会对风区的构筑物产生一个横力，而且风在表面的漩涡在

5、一定条件下产生脱落，从而对构筑物产生一个震动。要是风的横力产生的震动频率和构筑物的固定频率相同或者相近时，就会产生风荷载共振.1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁，尽管当时的风速还不到设计风速限值的1/3，可是因为这座大桥的实际的抗共振强度没有过关，所以导致事故的发生。桥梁倒塌桥梁倒塌10共振的危害共振的危害 在冰山雪峰间，动物的吼叫声引起空气的振动,当频率等于雪层中某一部分的固有振动频率时,会发生共振,形成雪崩,因此,登山队员严禁高声说话.雪雪 崩崩11共振的危害共振的危害 轮船在航行时，会受到周期性的波浪冲击而左右摇摆.如果波浪冲击力的频率与轮船的固有频率相同，

6、就会发生共振，摆幅增大，甚至可以使船倾覆. 这时可以改变船的航向和速度，使波浪冲击的频率远离船的固有频率.翻翻 船船12机器损坏机器损坏 机器在工作时由于零部件的运动，也会产生周期性的策动力，使机器因共振而受到顺坏。为了避免共振，设计时要注意机器的转速使机器的固有频率不与策动力的频率接近。 机床运转时，运动部分总会有某种不对称性，从而对机床的其他部件施加周期性作用力引起这些部件的受迫振动，当这种作用力的频率与机床的固有频率接近或相等时，会发生共振，从而影响加工精度，加大机械钢铁的疲劳破坏，加大机械的损害力度。共振的危害共振的危害13共振的利用共振的利用乐器的共乐器的共鸣箱鸣箱电磁电磁共振共振共

7、振法共振法打桩打桩共振利用共振利用案例案例 共振武器共振武器14乐器的共鸣箱乐器的共鸣箱 钢琴提琴二胡等乐器的木制琴身,就是利用了共振现象使其成为一共鸣箱(盒),将优美悦耳的音乐发送出去,以提高音响效果.共振的利用共振的利用15电磁共振电磁共振共振的利用共振的利用 电磁共振在生活与生产中都有很多的电磁共振在生活与生产中都有很多的应用，特别是在无线电技术中应用，特别是在无线电技术中. . 收音机的调谐装置就是利用了电磁共收音机的调谐装置就是利用了电磁共振现象，以接受振现象，以接受某一频某一频率的电台广播率的电台广播. .电电台通过天线发射出短波台通过天线发射出短波/ /长波信号，收音长波信号，收

8、音机通过将天线频率调至和电台电波信号相机通过将天线频率调至和电台电波信号相同频率来引起共振，将电台信号放大，再同频率来引起共振，将电台信号放大，再经过过滤后传至喇叭发声。经过过滤后传至喇叭发声。16 在修建桥梁时需要把管柱插入江底作为基础在修建桥梁时需要把管柱插入江底作为基础, ,如果使打桩机打击管柱的频率跟管柱的固有频率如果使打桩机打击管柱的频率跟管柱的固有频率一致一致, ,管柱就会发生共振而激烈振动管柱就会发生共振而激烈振动, ,使周围的泥使周围的泥沙松动沙松动, ,管柱就较容易克服泥沙的阻力管柱就较容易克服泥沙的阻力, ,下插到江下插到江底底. . 在在建筑工地，建筑工人在浇灌混凝土的墙

9、壁建筑工地，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，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。的作用而变得更紧密、更结实。 共振法打桩共振法打桩共振的利用共振的利用17共振的利用共振的利用共振武器共振武器 国外正在研制一种武器国外正在研制一种武器, ,它不用子它不用子弹、炮弹弹、炮弹, ,也不用激光也不用激光, , 而是以声波作而是以声波作“子弹子弹”来杀伤敌人来杀伤敌人, ,这就是次声武器这就是次声武器. .当次声武器发出的次声波频率同人体当次声武器发出

10、的次声波频率同人体肌肉、内脏器官的固有振荡频率吻合肌肉、内脏器官的固有振荡频率吻合时时, ,能引起肌肉及内脏器官的共振能引起肌肉及内脏器官的共振, ,使使人的五脏六腑破裂人的五脏六腑破裂, ,导致死亡导致死亡. .18共振的防止共振的防止基本基本方法：方法：u破坏外力的周期性破坏外力的周期性u改变物体的固有频率改变物体的固有频率u改变外力的频改变外力的频率率u增大系统的增大系统的阻尼阻尼19共振的防止共振的防止汽汽车减振装置车减振装置 汽车减振装置汽车减振装置有三级滤波：最下有三级滤波：最下面是由轮轴和轮胎组成的面是由轮轴和轮胎组成的“弹簧弹簧- -质质量量”系统；车身和底座弹簧构成第二系统；

11、车身和底座弹簧构成第二级；乘客和座位弹簧构成第三级。当级；乘客和座位弹簧构成第三级。当质量较大而弹簧的劲度系数相对来说质量较大而弹簧的劲度系数相对来说比较小时，各级振动系统的固有频率比较小时，各级振动系统的固有频率足够低，就可以形成一个低通过滤器，足够低，就可以形成一个低通过滤器，把大部分有害的高频振动滤掉。把大部分有害的高频振动滤掉。车车 身身轮轴轮轴轮轴轮轴座位座位轮胎轮胎底座弹簧底座弹簧座椅弹簧座椅弹簧路面路面20共振的防止共振的防止隔音隔音装置装置 播音播音室对隔音要求很高，常用加厚地板、室对隔音要求很高，常用加厚地板、墙壁的办法，使它的固有频率和声音的频率墙壁的办法，使它的固有频率和声音的频率相差很多，从而使声音的振动不会引起墙壁相差很多，从而使声音的振动不会引起墙壁和地板的共振和地板的共振. .21共振的防止共振的防止增加固有频率增加固有频率 电电动机要安装在水泥浇注的地动机要安装在水泥浇注的地基上，与大地牢牢相连，或要安装基上，与大地牢牢相连，或要安装在很重的底盘上，为的是改变基础在很重的底盘上，为的是改变基础部分的固有频率，以增大与电机的部分的固有频率，以增大与电机的振动频率振动频率( (策动力频率策动力频率) )之差来防止之差来防止基础的振动基础的振动. .22共振的防止共振的防止消声器消声器 消