大學(xué)物理論文(編輯修改稿)
2024-11-15 13:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高山上的一聲大喊，可引起山頂?shù)姆e雪的共振，頃刻之間造成一場(chǎng)大雪崩；行駛著的汽車，如果輪轉(zhuǎn)周期正好與彈簧的固有節(jié)奏同步，所產(chǎn)生的共振就能導(dǎo)致汽車失去控制，從而造成車毀人亡??如果你對(duì)共振的威力還有懷疑，那就讓我們一起來(lái)了解共振吧。共振創(chuàng)造了世界 共振是物理學(xué)上的一個(gè)運(yùn)用頻率非常高的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。一、什么是共振任何物體產(chǎn)生振動(dòng)后，由于其本身的構(gòu)成、大小、形狀等物理特性，原先以多種頻率開(kāi)始的振動(dòng)，漸漸會(huì)固定在某一頻率上振動(dòng)，這個(gè)頻率叫該物體的固有頻率。當(dāng)人們從外界再給這個(gè)物體加上一個(gè)振動(dòng)(稱為驅(qū)動(dòng))時(shí)，這時(shí)物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而與物體的固有頻率無(wú)關(guān)，這時(shí)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。但如果驅(qū)動(dòng)力的頻率與該物體的固有頻率正好相同，物體振動(dòng)的振幅達(dá)到最大，這種現(xiàn)象叫共振。物體的振幅與驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系圖如下：二、共振的應(yīng)用共振現(xiàn)象也可以說(shuō)是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現(xiàn)象之一，所以在某種程度上甚至可以這么說(shuō)，是共振產(chǎn)生了宇宙和世間萬(wàn)物，沒(méi)有共振就沒(méi)有世界。從宇宙大爆炸到微觀世界的“共振體”，從人類說(shuō)話交談到蟲(chóng)鳴鳥(niǎo)吟，都是共振的魔力。還有一些研究表明，宇宙中的紫外線射向地球時(shí)，是臭氧層的振動(dòng)頻率與紫外線產(chǎn)生共振，從而吸收了大部分的紫外線，保護(hù)了地球；葉綠素與某些可見(jiàn)光共振才能吸收陽(yáng)光，產(chǎn)生光合作用；甚至連色彩的產(chǎn)生也是因?yàn)楦魃饩€與物體的共振所賜。在日常的生產(chǎn)生活中，共振也是我們的好幫手，人類利用共振現(xiàn)象的能量特征，發(fā)明了不少實(shí)用的東西。利用共振能給人類帶來(lái)福祉。實(shí)際上，中國(guó)人對(duì)于共振的運(yùn)用，還可以追溯到很久遠(yuǎn)的年代。早在戰(zhàn)國(guó)初期，當(dāng)時(shí)的人就發(fā)明了各種各樣的共鳴器，用來(lái)偵探敵情?！赌觽溲ā酚涊d了其中的幾種：在城墻根下每隔一定距離挖一深坑，坑里埋置一只容量有七八十升的陶甕，甕口蒙上皮革，這樣，實(shí)際上就做成了一個(gè)共鳴器。讓聽(tīng)覺(jué)聰敏的人伏在這個(gè)共鳴器上聽(tīng)動(dòng)靜，遇有敵人挖地道攻城的響聲，不僅可以發(fā)覺(jué)，而且根據(jù)各甕甕聲的響度差可以識(shí)別來(lái)敵的方向和遠(yuǎn)近。另一種方法是：在同一個(gè)深坑里埋設(shè)兩只蒙上皮革的甕，兩甕分開(kāi)一定距離，根據(jù)這兩甕的響度差來(lái)判別敵人所在的方向。隨著近代科學(xué)的發(fā)展，供著應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域?！肮舱窈Y”是利用共振現(xiàn)象最典型的例子之一。它是把篩子用四個(gè)彈簧支撐起來(lái)，并在篩子上裝上偏心輪，偏心輪在皮帶的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，是篩子受到周期驅(qū)動(dòng)力的作用，做受迫振動(dòng)。調(diào)整偏心輪的轉(zhuǎn)速，可使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近篩子的固有頻率，篩子發(fā)生共振，獲得較大振幅，提高篩子的效率。在建筑工地上，我們經(jīng)?？梢钥吹剑ㄖと嗽跐补嗷炷恋膲Ρ诨虻匕鍟r(shí)，為了提高質(zhì)量，總是一邊灌混凝土，一邊用電振泵進(jìn)行振動(dòng)，使混凝土之間因振動(dòng)的作用而變得更緊密、更結(jié)實(shí)。像粉碎機(jī)、測(cè)振儀、電振泵等，這些都是利用共振原理工作的。在人們的日常生活中，共振也充當(dāng)著重要的角色，如常用的微波爐。為什么微波爐在加熱食品時(shí)食品內(nèi)外能同時(shí)升溫呢？原來(lái)微波爐中的磁控管產(chǎn)生915MHz或2450MHz的微波，即一種超高頻率交變電磁場(chǎng)，它經(jīng)波導(dǎo)傳送出去，再經(jīng)風(fēng)扇攪拌器把它反射到爐腔各處，食物是吸收微波的一種介質(zhì)，而且食物分子的振動(dòng)頻率跟微波的電磁場(chǎng)頻率相同或相近，大量分子就在食物中原來(lái)位置的附近劇烈振動(dòng)而摩擦出大量的熱，使食物內(nèi)外介質(zhì)的溫度同時(shí)升高，食物很快被烤熟。這是共振在家用電器中的應(yīng)用。再比如說(shuō)收音機(jī)，電臺(tái)通過(guò)天線發(fā)射出短波/長(zhǎng)波信號(hào)，收音機(jī)通過(guò)將天線頻率調(diào)至和電臺(tái)電波信號(hào)相同頻率來(lái)引起共振，將電臺(tái)信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾后傳至喇叭發(fā)聲。還有市面上極為少見(jiàn)的共振音箱，它是讓音頻經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后以機(jī)械振動(dòng)介質(zhì) 面(木質(zhì)桌面，玻璃等)，使介質(zhì)整個(gè)物體產(chǎn)生共振，從而使物體播放出悠揚(yáng)的樂(lè)曲。共振在醫(yī)學(xué)上也有應(yīng)用。專家研究認(rèn)為，音樂(lè)的頻率，節(jié)奏和有規(guī)律的聲波振動(dòng)，是一種物理能量，而適度的物理能量會(huì)引起人體組織細(xì)胞發(fā)生和諧共振現(xiàn)象，這種聲波引起的共振現(xiàn)象，會(huì)直接影響人們的腦電波，心率，呼吸節(jié)奏等，使細(xì)胞體產(chǎn)生輕度共振，使人有一種舒適、安逸感。人們還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人處在優(yōu)美悅耳的音樂(lè)環(huán)境中，可以改善精神系統(tǒng)，心血管系統(tǒng)，內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的功能，促使人體分泌一種有利健康的活性物質(zhì)，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(jīng)開(kāi)始運(yùn)用音樂(lè)產(chǎn)生的共振，來(lái)緩解人們由于各種因素造成的緊張，焦慮，憂郁等不良心理狀態(tài)，而且還能用于治療人的一些心理和生理上的疾病。就醫(yī)學(xué)影像學(xué)來(lái)說(shuō)，核磁共振(MRI)是繼 CT 后的又一重大進(jìn)步。將人體置于特殊的磁場(chǎng)中，用無(wú)線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào)，并將吸收的能量釋放出來(lái)，被體外的 接受器收錄，經(jīng)電子計(jì)算機(jī)處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像?？傊?，共振技術(shù)普遍應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及分子、原子物理學(xué)、工程技術(shù)等幾乎所有的科技領(lǐng)域。三、共振對(duì)我們生活的危害從共振的特點(diǎn)來(lái)分析，它并不需要強(qiáng)大的破壞力，而是能自動(dòng)進(jìn)行能量的積累，如果不適當(dāng)?shù)乩盟蛘弑苊馑?，共振的危害也是很可怕的。開(kāi)頭曼徹斯特的慘劇就是一個(gè)鮮明的例子。在我們的日常生活中，無(wú)處不在的共振現(xiàn)象也經(jīng)常帶來(lái)煩惱。人體是一個(gè)彈性體，各器官都有它的固有頻率，當(dāng)外來(lái)振動(dòng)的頻率與人體某器官的固有頻率一致時(shí)，會(huì)引起共振，因而對(duì)那個(gè)器官的影響也最大。人體固有的振動(dòng)頻率經(jīng)科學(xué)研究，人腦是8～12Hz，內(nèi)臟器官為4～18Hz。在外來(lái)振動(dòng)
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