No. 79 谈谈历史上“桥”的共振事件——讲共振的应用和危害 【杠精学物理】

发布时间:2021-04-30 发表于话题:英国历史上的著名事件 点击:191 当前位置:黄埔网 > 汽车 > No. 79 谈谈历史上“桥”的共振事件——讲共振的应用和危害 【杠精学物理】 手机阅读

 在中学物理机械振动部分,我们往往都会提到共振现象。当驱动力的振动频率接近物体的固有频率时,振动幅度最大,振动最强烈。(考虑有阻尼的情况下,更为复杂)。今天我们就一起看看,历史上有哪些因为共振发生,与桥有关的危害事件。以及共振在生活中的应用和可能造成的危害举例。


英国曼彻斯特的布劳顿吊桥

这应该是大家在书本上都看过的一座桥啦。该桥建于1826年,1831年4月的一天,一支由74人组成的部队齐步走过这座桥时,因为共振,发生坍塌。从此,英国规定部队走过该桥时,不允许齐步走。据说这个规定现在还贴在桥头呢。


美国塔科马海峡大桥

1940年,著名的美国塔科马海峡大桥断塌的部分原因就是阵阵大风横扫而过,引起的桥的共振。最终使桥的振幅达数米之大,以致刚落成才4个月的桥就断裂倒塌了。


重庆綦江县彩虹桥

1999年元月4日,重庆市綦江县“彩虹桥”(长102米,宽10.5米)因22名武警战士列队跑步至该桥三分之二处时所引起的共振而断裂倒塌。


法国巴黎的索尔费里诺桥

该桥是一条140米长的钢拱桥,1999年开放以后,发现很大的侧向振动,(在其第一阶侧向模态,0.81Hz,加速度峰值达到0.1-0.2m/s2,专业术语,咱也不懂),该桥也因为共振,暂时关闭。


英国伦敦的千禧桥

2000年6月10日开放时,由于行人的步调与桥前几阶侧向振动模态一致而发生共振,大桥出现了因为共振引起的过度振动,最大侧向移动达70mm,该桥开放两天后关闭。两年后,也就是2002年,工程师加装了阻尼器,解决了这个问题。


共振的应用举例

微波炉


食物中水分子的振动频率与微波大致相同,微波炉加热食品时,炉内产生很强的振荡电磁场,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。


收音机

电台通过天线发射出短波/长波信号,收音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,再经过过滤后传至喇叭发声。


混凝土搅拌机

在建筑工地上,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,一面用振荡器震荡,使混凝土之间犹豫震荡的作用变得更加紧密、更结实。


核磁共振技术

将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按照特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接收器收录,经电子计算机处理获得图像,帮助诊断。

共振危害举例

桥梁崩塌(不再赘述)

雪崩

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,会发生共振现象,形成雪崩。因此,登山队员严禁高声说话。


翻船

轮船在航行时,会受到周期性波浪的冲击,如果冲击力频率和轮船的固有频率相同,就会发生共振,摆动幅度增大,甚至可以倾覆。这时可以改变航向和速度,使波浪的冲击频率原理轮船的固有频率。


机械损坏

机器零部件在工作时,会产生周期性的策动力,使机器发生共振而破坏。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予策动力的频率接近。发生共振,会影响加工精度,加大机械钢铁的疲劳破坏,加大机械的损害力度。


所以,共振既能给人们的生活带来便利,也可能造成伤害。这就需要我们更好地了解共振相关的知识,趋利避害,更好地利用物理知识为人类服务。


参考文献:

谢振先生.历史上那些被人们“走塌”的桥[J].养护与管理,2018(2):61-64.

许国梁,高峰.教室里的共振现象——危害及对策[J].物理教学探讨.2011(11):57-58.

金超.浅谈共振在生活中的危害[J].数理化解题研究.2017(5):65.


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作者:杠精学物理

本文来源:https://www.huangpucn.com/info/24369.html

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