張貝寧

（青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)第一中學(xué)，山東青島 266555）

共振的應(yīng)用探究

張貝寧

（青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)第一中學(xué)，山東青島 266555）

共振是一種非常常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，其原理已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、生物學(xué)等。共振在給人們帶來(lái)幫助的同時(shí)，也可能帶來(lái)危害，因此，必須充分認(rèn)識(shí)共振的利與害，以更好地趨利避害。鑒于此，本文分析了共振現(xiàn)象及其應(yīng)用，如在生活中的應(yīng)用、在建筑工地上的應(yīng)用、在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，并提出了一些防治共振危害的措施，以使共振原理更好地為人類服務(wù)。

共振 應(yīng)用 危害 防治措施

共振現(xiàn)象普遍存在于自然界中，對(duì)人們的生產(chǎn)生活有利有弊，合理利用共振可以研制出有利于人們生活的東西，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。但共振的危害程度和范圍也非常廣泛，比如一聲大喊可引起積雪的共振，進(jìn)而導(dǎo)致一場(chǎng)雪崩。因此，我們必須重視和避免其不利影響。

1 共振現(xiàn)象及共振的重要性

1.1 共振現(xiàn)象

共振現(xiàn)象是指一個(gè)物理系統(tǒng)在其自然的振動(dòng)頻率下趨于從周圍環(huán)境吸收更多能量的趨勢(shì)，相比其他頻率，表現(xiàn)出更大的振幅振動(dòng)情況。簡(jiǎn)言之，即自然界存在的物體在產(chǎn)生振動(dòng)后，由于自身的各種物理特性，會(huì)有很多種頻率的振動(dòng)，但會(huì)逐漸固定在某種頻率下，這個(gè)頻率叫固有頻率。當(dāng)人們?cè)谕饨缭偌觽€(gè)振動(dòng)時(shí)，如果這個(gè)外來(lái)的振動(dòng)頻率跟該物體的固有頻率相同，物體的振動(dòng)就會(huì)被放大，振幅達(dá)到最大，這種現(xiàn)象就是共振。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)物體的共振頻率不是唯一的，所以共振現(xiàn)象在生活中非常常見(jiàn)，像樂(lè)隊(duì)演奏就經(jīng)常利用共振。共振也存在于各種生命體中，人的呼吸、心跳是有固有頻率的，大腦思維活動(dòng)產(chǎn)生的腦電波也會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。

1.2 共振的重要作用

共振具有非常重要的作用，現(xiàn)在最流行的宇宙爆炸形成說(shuō)，促成爆炸的原因就是共振。由于共振，整個(gè)宇宙才開(kāi)始形成，出現(xiàn)了各種星體。大到宇宙，小到微觀世界的產(chǎn)生都與共振有密切關(guān)系，因?yàn)楦鞣N元素的形成都是共振合成的。共振對(duì)地球上的生命有很大的保護(hù)作用，能保護(hù)生物免遭紫外線的危害，因?yàn)槌粞鯇幽芙柚舱竦淖饔米柚棺贤饩€直接到達(dá)地面，當(dāng)紫外線經(jīng)過(guò)臭氧層時(shí)，由于共振，臭氧層可吸收掉大部分的紫外線，這樣，到達(dá)地面的紫外線對(duì)地球上的生物就基本沒(méi)有危害了。另外，共振還讓地球的溫度適合生命的活動(dòng)，同時(shí)，植物光合作用也是葉綠素與部分可見(jiàn)光共振，吸收可見(jiàn)光，制造氧氣?？偠灾瑳](méi)有共振，就沒(méi)有地球上的植物，也就沒(méi)了地球上的許多生命。

2 共振的應(yīng)用

2.1 共振在生活中的應(yīng)用

共振在生活中隨處可見(jiàn)，像拍籃球，如果掌握不好共振，籃球就不會(huì)隨手的節(jié)奏而動(dòng)。在生活中應(yīng)用共振的例子也很多，譬如常見(jiàn)的微波爐，其工作原理就與共振有關(guān)：微波爐頻率與食物內(nèi)部水分子的振動(dòng)頻率相差不多，當(dāng)微波爐工作時(shí)，就能引起共振，迅速完成食物升溫，并且是在食物內(nèi)部進(jìn)行升溫，工作效率比從外部加熱的方法要高很多，這樣也有效地做到了節(jié)能減耗。音樂(lè)與共振也是分不開(kāi)的，不同的音樂(lè)會(huì)跟人體的組織細(xì)胞產(chǎn)生共振，影響到人的感覺(jué)，像有的音樂(lè)讓人傷感，也有好多人用音樂(lè)進(jìn)行心理治療，幫助人解除痛苦?？梢哉f(shuō)是，共振現(xiàn)象的存在非常普遍。

2.2 共振在建筑工地上的應(yīng)用

在建筑工地上，澆灌混凝土是常見(jiàn)的作業(yè)內(nèi)容，建筑工人可以利用共振的作用來(lái)提高混凝土的質(zhì)量。在澆灌混凝土的時(shí)候，加上一個(gè)電動(dòng)泵進(jìn)行振動(dòng)，就會(huì)讓混凝土變得更加的結(jié)實(shí)，這樣能提高工程的質(zhì)量。建筑工地上利用共振的地方還有很多，比如利用共振達(dá)到破碎舊混凝土的目的、利用共振試樁測(cè)試單樁的承壓能力等，都是共振為施工帶來(lái)的便利，技術(shù)也都十分成熟。

2.3 共振在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

共振在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用最突出的一項(xiàng)就是“核磁共振”。核磁共振的工作原理就是把人體置于一個(gè)特殊的磁場(chǎng)中，然后向人體發(fā)射無(wú)線電波，讓人體中的氫原子核產(chǎn)生共振，共振時(shí)會(huì)吸收能量，停止發(fā)射后，吸收的能量會(huì)釋放出來(lái)，同時(shí)氫原子核會(huì)發(fā)射出特定信號(hào)，這些信息被信號(hào)器接受后就能獲得圖像，醫(yī)生通過(guò)觀察就能確定病人的情況，從而確定治療方案。核磁成像不僅在醫(yī)學(xué)上有應(yīng)用，在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域也都有廣泛應(yīng)用，為科技的發(fā)展提供了巨大的幫助。

3 共振的危害及其防治策略

3.1 共振的危害

在人們的日常生活中，共振會(huì)給人很多的幫助，但自然現(xiàn)象的存在都是有雙面性的，共振也會(huì)帶來(lái)很多危害。持續(xù)發(fā)出高頻率的聲音可以讓玻璃杯破碎，機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)也可能因共振把機(jī)座損壞，行駛中的汽車如果車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期跟上面彈簧的節(jié)奏一致，也會(huì)產(chǎn)生共振造成車輛失控，就像人體各器官都有自己的頻率，如果環(huán)境中的振動(dòng)跟某個(gè)器官的頻率一致，就會(huì)產(chǎn)生影響人體健康的共振，甚至?xí)?dǎo)致死亡，由此人們研發(fā)出了次聲波槍和次聲波炸彈，會(huì)讓人體器官發(fā)生變形。從大方面講，地震中的房屋倒塌就是由地震波與建筑物產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的共振造成的。地殼里的板塊發(fā)生斷裂時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)波傳到地面，與建筑物的固有頻率發(fā)生強(qiáng)烈的共振，造成極大的破壞，熱帶風(fēng)暴的產(chǎn)生也有共振的作用。登雪山時(shí)不能大聲說(shuō)話，就是怕人的聲音引起共振，造成雪崩。

3.2 共振的防治策略

共振對(duì)人們的生活有利有弊，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的摸索研究，人們探索出很多可以消除共振的方法。從原理上講，避免共振的危害就要防止共振的產(chǎn)生，其原理就是不要讓兩種頻率一致，主要途徑是改變某個(gè)系統(tǒng)的固有頻率。例如，利用地基、底座讓系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生改變，減少共振的發(fā)生機(jī)會(huì)。共振的破壞力與振幅有明顯的關(guān)系，因此，可以通過(guò)減少共振振幅來(lái)防止共振產(chǎn)生大的危害。一個(gè)很有趣的例子就是軍隊(duì)過(guò)橋的時(shí)候，不要讓步伐一致，從而讓軍隊(duì)運(yùn)動(dòng)的頻率脫離橋梁固有的頻率，這樣就能減小共振的振幅，盡量降低破壞力?，F(xiàn)在還有很多材料有消音、吸收振動(dòng)的作用，像海綿、塑料泡沫等，可以讓聲音不發(fā)生共振，從而消除共振的危害。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，共振現(xiàn)象原理已被普遍應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、原子物理學(xué)等科技領(lǐng)域，給我們的生活帶來(lái)了很大便利，但也產(chǎn)生了諸多危害。因此，我們必須充分了解這種物理現(xiàn)象，掌握其原理，更好地利用其為我們的生產(chǎn)生活服務(wù)。同時(shí)，對(duì)可能造成的危害，我們也要做好防治措施，盡量避免共振對(duì)日常生活造成不利影響。

［1］楊吉民，羅勇.奇妙的共振現(xiàn)象［J］.中國(guó)校外教育：上旬，2012（10）.

［2］李若斕，李若飛.共振應(yīng)用中的危害與防治［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇雜志，2015（12）.