其构造和原理是什么,共振原理

共振就是风毁桥梁的罪魁祸首!4、共振的能量知道了共振的原理,相信也就知道了共振的能量来自何处 。)一般工程中所说的共振就是位移共振,位移共振又叫振幅共振 。2、共振的原理上面这个小故事中,钹的响动是由于受到大钟的影响 。历史上最著名的共振事件当属美国的塔科马桥共振坍塌事件了 。
共振的原理是什么?
【其构造和原理是什么,共振原理】

其构造和原理是什么,共振原理


本文较为硬核,请酌情跳过部分内容 。关于共振,大家应该都听过这样一句话:驱动力的频率与一个系统的固有频率相同时,系统的振幅最大,这就是共振 。很可惜,这句话是错的 。你没看错,这句话是错的!网上的科普作品很少会区分“位移共振”和“速度共振”,这导致有不少人误解了共振 。我原本打算简单写几句话,提一下位移共振和速度共振的区别和产生条件就了事 。
不过,只介绍共振其实是“买椟还珠”,把物理学的精髓都抛弃了,我终究还是决定长篇大论 。在阅读过程中,你可能会不止一次感觉这篇文章答非所问 。但是,相信我,坚持看到最后你就会发现:为什么只介绍共振是在“买椟还珠” 。(用完整的物理思想,对共振进行“降维打击”)先了解一下牛顿第二定律涉及到运动与力的问题,必然要从牛顿第二定律入手 。
F=ma?外行才用!本文重在以振动为主题,阐述一套完整的物理方法:微分方程 。牛顿第二定律其实是个微分方程,微分方程贯穿整个物理学 。甚至可以说,学物理却不学微分方程,还不如不学物理 。为了把 F=ma 写成微分方程,我们先看一看速度的计算方法:这个公式计算的是一段时间间隔内的平均速度,物理学家不会就此满足,他们更想计算物体在某一瞬间的速度 。
这个问题要用微积分解决,其实这个思想并不复杂,我们只需要把时间间隔选取得足够小(但不是零),小到比你能想到的任何时间间隔都要小 。这个足够小的时间间隔就是时间的微分 。可以用dt来表示时间的微分 。同样的,我们还需要把位移选取得足够小(但不是零),小到比你能想到的任何位移都要小 。这个足够小的位移就是位置的微分 。
可以用dx来表示位置的微分 。借助时间和位置的微分,我们可以表示出计算物体瞬时速度的公式:这其实就是数学上的导数,速度就是位置对时间求导数 。然后我们可以把对速度做的操作再对加速度做一遍 。回想一下加速度:这个公式计算的是一段时间间隔内的平均加速度,依葫芦画瓢,可以得到瞬时加速度:加速度就是速度对时间求导数 。
进一步思考:速度表示的是物体的位置随时间变化的快慢 。加速度表示的是物体的速度随时间变化的快慢 。所以加速度表示的是:物体的位置随时间变化的快慢随时间变化的快慢 。这句话可能有些绕,其实就是说:加速度是位置对时间求两次导数,也就是二阶导数 。可以表示成:所以可以把牛顿第二定律写成:这就是个微分方程,含有某些量的导数或微分 。
准确地说,这是个二阶微分方程,求导数的最高阶数是二阶导数 。至此,微分方程被引出了,下面我就借助振动现象来展示一下微分方程的威力:(对共振进行“降维打击”)从简谐振动谈起简谐振动是最简单的振动,一切与振动有关的现象都要从简谐振动谈起 。不过我却不想从振动开始谈论简谐振动,我想从“法则”开始这个话题,向大家表明:简谐振动是一定的“法则”和条件之下的必然产物 。

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