18世紀(jì)中葉,法國昂熱市附近有一座102米長的橋梁,一隊(duì)士兵正步行過這座橋時(shí)突然發(fā)生橋梁斷裂,226人掉入河中殞命。1906年的一天,俄國彼得堡封塔克河的一座橋上,一隊(duì)騎兵以整齊的步伐到達(dá)橋心時(shí),橋突然裂成數(shù)段墜入河中。這樣的故事,別的地方也發(fā)生過。當(dāng)時(shí)人們進(jìn)行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)橋所受的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有超過許可的范圍,坍毀前也沒有任何損壞的地方,這在當(dāng)時(shí)是個(gè)不解之謎。
隨著科學(xué)的發(fā)展,人們才弄清:這種破壞事故是“共振”造成的。如果用鉗子夾住鋼鋸條的一端,另一端用手彈一下,它就要來回振動(dòng)。盡管振動(dòng)幅度越來越小,但每秒鐘振動(dòng)次數(shù)總是不變的。這個(gè)振動(dòng)次數(shù)叫物體的固有頻率。任何物體都有自己的固有頻率。譬如近處有一個(gè)振源,它的頻率接近于這個(gè)物體的固有頻率,該物體在外界振源影響下會(huì)振動(dòng)得越來越激烈,這種現(xiàn)象就叫做共振。
大隊(duì)人馬邁著整齊的步伐過橋,如果步伐正好與橋的固有頻率一致,橋的振動(dòng)就會(huì)加劇,振幅也逐漸加大,直到超過了橋的抵抗力時(shí),就產(chǎn)生斷裂。現(xiàn)在,世界各國都有一條不成文的規(guī)定:大隊(duì)人馬必須便步過橋。在現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸中也要考慮共振的影響。因?yàn)榛疖囓囕喿矒糗壍酪l(fā)生有節(jié)奏的強(qiáng)烈振動(dòng),如果這個(gè)振動(dòng)頻率與車輪彈簧的固有頻率相接近時(shí),乘客就要大受“顛簸之苦”了;如果這個(gè)頻率和所經(jīng)過的橋梁固有頻率相接近,同樣會(huì)造成橋斷車覆的后果。
1890年,一艘外國遠(yuǎn)洋巨輪,在大海中攔腰折斷而慘遭覆滅。經(jīng)分析,船的發(fā)動(dòng)機(jī)和主軸中心沒有對準(zhǔn),在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生了周期性的慣性離心力,它的周期性與船體的固有頻率相接近,產(chǎn)生了強(qiáng)烈振動(dòng)以致使船體破壞。在現(xiàn)代航天、航空、航海和機(jī)器制造中,都必需考慮到共振的破壞作用。共振在工程上有破壞作用,但只要掌握了它的規(guī)律也能讓它為人們服務(wù)。
在建筑工地上,人們常能見到振動(dòng)搗固機(jī),有了它,混凝土制件就更結(jié)實(shí)。振動(dòng)式壓路機(jī)能迅速地把路面壓平。在礦山里,利用快速振動(dòng)的風(fēng)鎬開鑿巖石、挖煤炭,其他如振動(dòng)式粉碎機(jī)、振動(dòng)炭沙機(jī)等無不是利用共振現(xiàn)象來制造的。