浅谈发生共振的条件
浅谈共振的应用及其危害
浅谈共振的应用及其危害作者：任驿文来源：《青年生活》2019年第02期摘要：共振现象在我们生活中是经常见到的，与我们的生活也是息息相关的。
共振在我们生活中有时也是有利的，但是不合理的利用共振现象也会产生一定的危害的。
因此，我们既要将共振充分运用到各个科学领域，还要防止共振现象给生活、工作、环境带来危害。
关键词：共振；有利的；危害1、共振产生的条件在高中物理学习中，共振也是我们要掌握的主要内容之一。
共振是当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大时产生的现象。
受迫振动是指振动系统在连续的周期性外力作用下进行的振动。
因此共振现象的产生与物体自身的固有的频率以及外界驱动力的频率大小有关系的。
自然界的一切物体都有自身的固有振动频率，只有当外界驱动力的频率与物体自身的固有振动频率很接近或者相等时，受迫振动的振幅最大时，就会发生共振。
因此，产生共振的条件就是：当外界驱动力的频率等于物体的固有频率。
每个物体的固有频率是固定不变的，只有在物体的物理特性发生变化时固有频率才会改变。
2、生活中的共振现象自然界的共振的现象处处可见。
在炎热的夏季，蝉儿发出的“知了、知了”声；漆黑的夜晚，蟋蟀发出的“叽—嘶”声；大肚子蝈蝈的鸣叫声，它们发出的声音的音调不相同，但是共同之处就是利用了共振的原理，都是靠昆虫摩擦身体的某一部位振动频率与空气产生共鸣而发声。
在声学界，共振现象尤其明显。
在声学中共振称为“共鸣”，我们之所以能听到如此悦耳的声音是因为各种乐器之间发生共振，从而发声的现象，自然界一切可以发声的物体都可以巧妙地运用着共振来发出悦耳、动听的声音。
它们运用共振所发出的圆润婉转歌声，是自然界对人类的馈赠。
生活中的共振，比比皆是。
微波炉给食物加热，是利用电磁波共振对空气中的水分子进行加热，从而传递给食物。
当我们对着瓶口吹气时，可能吹不响。
但我们有办法使它发出“呜、呜”的响声——只要吹气的力度、角度、口型最合适！机器运轉时引起底座的振动、收音机喇叭纸盆的振动等等。
共振现象与共振频率的关系
共振现象与共振频率的关系引言：共振是自然界中普遍存在的一种现象。
无论是大自然中的风吹草动，还是物体振动时的声音传播，都离不开共振。
在物理学中，共振现象是指两个或多个系统在相互作用下，当接受到外界激励时，能够以较大的幅度振动的特性。
而共振频率则是实现共振的关键因素。
一、共振的定义与基本原理共振可以简单理解为“共同振动”。
当一个物体在一定频率的外力作用下，能够以较大幅度振动，并将振动能量传递给其他物体时，我们称之为共振。
共振的存在主要基于两个基本原理：固有频率和能量传递。
固有频率是指物体在没有外界激励下的自然频率。
当外界激励与物体的固有频率相匹配时，能量传递和振幅逐渐增大，即共振现象发生。
能量传递是共振现象的关键，物体之间通过相互作用传递能量，使得振幅逐渐增大。
例如，当你骑自行车，鼓起一定的速度后，如果与地面的共振频率相匹配，你的行车速度将变得非常容易。
二、共振频率与物体的属性共振频率与物体的属性密切相关。
有几个重要的因素需要被考虑：1. 质量：质量越大，共振频率越低。
这可以从一个简单的例子中看出：较重的钟摆摆动速度较慢，频率较低。
2. 刚度：刚度越大，共振频率越高。
例如，较硬的弦擦拭时会发出较高的音调，共振频率较高。
3. 长度：长度与共振频率成反比关系。
比如，乐器管乐器中，长的管子发出低频音调，短的管子发出高频音调。
4. 阻尼：阻尼是指物体振动时的能量损耗。
阻尼越小，共振频率越接近固有频率。
三、共振现象在生活中的应用共振现象除了在物理学中的理论研究外，还被广泛应用于我们的日常生活和各个领域中，具有重要的实际意义。
1. 桥梁工程：桥梁是一个复杂的结构，容易受到地震等外界干扰的影响。
因此，在桥梁设计中，共振频率的分析至关重要。
通过调整桥梁的固有频率，可以减少共振现象的发生，从而保证桥梁的稳定性和安全性。
2. 音响设备：共振频率在音响设备中起着重要的作用。
根据共振现象，设计师可以选择合适的音箱尺寸和驱动器的参数，达到更好的音质效果。
声音的共鸣和谐振
声音的共鸣和谐振声音是我们与世界沟通的一种重要方式，它不仅可以传递信息，还能引起共鸣和谐振的效应。
共鸣和谐振是声音对于物体或者空间的特殊作用，它们在音乐、声学和物理等领域都有着重要的应用。
一、共鸣的原理和特征共鸣是指当声音的频率与被共鸣体的固有频率相等或接近时，体内的振动达到最大幅度的现象。
共鸣的原理基于共振现象，即外界的声波与物体的振动频率相匹配，使得物体发生共振振动。
共鸣的特征包括以下几个方面：1. 频率匹配：声音的频率需要与共鸣体的固有频率相匹配或者接近，才能引发共鸣效应。
2. 振幅增大：共鸣使得物体的振幅增大，导致物体发生更大幅度的振动。
3. 可逆性：共鸣现象具有可逆性，当声音的频率不再与共鸣体的固有频率相匹配时，共鸣效应会减弱或消失。
二、声音共鸣的应用声音共鸣的应用广泛存在于日常生活中和各个学科领域，以下将介绍其中的几个典型应用。
1. 音乐乐器：乐器的发声原理就是利用共鸣的效应。
例如，钢琴的琴弦共鸣以及木管乐器的共鸣腔体都能够产生丰富的音色。
2. 声音放大器：共鸣效应可以用于声音的放大。
例如，扩音器中的共鸣腔体能够增强声音的振幅，从而放大声音。
3. 声音传导：共鸣现象还可以通过物体传导声音。
例如，声音在谐振腔中传播时，会引发腔内空气的共振，从而使声音得到增强。
4. 声学研究：声音共鸣在声学研究中有着重要应用。
通过对共鸣的研究，可以帮助人们更好地理解声音的产生和传播规律，进而应用于工程设计和音乐创作等领域。
三、谐振现象的原理和应用谐振是指当一个物体受到外界振动力的作用时，以自身固有频率振动的现象。
谐振的产生依赖于振动系统的固有频率和外界振动力的频率之间的关系。
谐振现象具有以下几个特征：1. 最大振幅：当外界振动力的频率与振动体的固有频率相匹配时，振动幅度最大。
2. 声波增强：谐振可使声波在物体内产生倍增效应，从而增强声音的传播。
3. 靶向性：谐振现象对于特定频率的振动能量具有靶向性，只有在特定频率下才能引发谐振效应。
声音的共振与声音传播
声音的共振与声音传播声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，它通过共振和传播使我们能够感知和交流。
在本文中，我们将探讨声音的共振原理以及声音的传播方式。
一、声音的共振声音的共振是指当物体的固有频率与声波的频率相匹配时，物体会产生共振现象，使声音的音量增强。
这种共振现象在各个领域都有应用，比如乐器演奏、声学传感器和音响系统等。
共振的现象可以通过以下几个方面进行解释：1. 波动理论：根据波动理论，当物体的固有频率和外界频率相等时，波动的峰值将会相互增强，使得声音变得更加响亮。
2. 粒子理论：按照粒子理论，物体表面的粒子在共振频率下会受到更大的振动力，导致物体整体产生共振现象。
3. 能量转移：共振时，声波将能量转移到物体上，使物体振动幅度增大，同时也增强了声音的传播效果。
二、声音的传播方式声音的传播方式主要有以下三种：机械传播、空气传播和固体传播。
1. 机械传播：机械传播是指声音通过固体介质传播的方式。
在固体介质中，声波通过物质的颗粒和分子之间的振动传播。
这种传播方式在固体材料的传输和共振中起着重要作用。
2. 空气传播：空气传播是指声音通过空气介质传播的方式。
声波在传播过程中，空气的分子会作周期性的振动，从而将声波传递给附近的空气分子，实现声音的传播。
3. 固体传播：固体传播是指声音通过固体介质传播的方式。
声波通过固体物体中的分子、原子或电子的振动传播，这种传播方式在固体材料中较为常见。
三、声音传播的影响因素声音在传播过程中受到多种因素的影响，包括传播介质、温度、湿度以及障碍物等。
以下简要介绍几种影响因素：1. 传播介质：不同的材料对声音的传播有不同的影响，例如声音在空气中的传播速度要比在水中慢得多。
这是由于介质的密度和弹性模量等性质的不同所导致的。
2. 温度和湿度：温度和湿度也会影响声音的传播速度。
一般来说，温度越高，声音的传播速度越快；而湿度较高时，空气中的水汽会使声音的传播速度变慢。
3. 障碍物：障碍物会对声音的传播路径产生阻碍，使得声音在传播过程中产生衰减。
浅谈共振
浅谈共振摘要：系统受外界激励，作强迫振动时，若外界激励的频率接近于系统频率时，强迫振动的振幅可能达到非常大的值，这种现象就叫共振。
共振是自然界普遍存在的一个现象，先人在很多年前就发现了共振现象。
起初人们缺乏相关的物理知识，对于很多共振现象不能给出很好的解释。
而伴随着物理学的发展，物理学家发现自然界很多奇特的现象都源自共振。
一、共振现象随着对于共振研究的深入，人们越发的认识到了它的重要性。
甚至有很多人认为：共振创造了世界。
可能这个说法有些偏颇，但是也从一方面揭示了共振现象是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象。
对于自然界的很多现象，我们都可以用共振来揭示它的本质。
例如，炎热的午间，蝉儿发出的“知了、知了”声；宁静的夜晚，蟋蟀发出的“叽—嘶”声；还有不知疲倦的大肚子蝈蝈的鸣叫声，尽管这些昆虫的声调大不相同，但其中的共同之处都是借助了共振的原理，都是靠摩擦身体的某一部位与空气产生共鸣而发声。
除了昆虫之外，鸟类也是巧妙地运用着共振来演奏生命之曲的大师，它们运用共振所发出的圆润婉转的鸣叫声，是自然界生命大合唱中最为优美的声部和旋律。
还有很多我们熟知的现象，可能看起来与共振没有什么联系，其实也与共振现象有着密不可分的关系。
就拿我们熟知的光合作用来说吧。
光合作用需要叶绿素与某些可见光共振，才能吸收阳光，产生氧气与养分。
如果没有共振的帮忙，叶绿素也便失去了存在的意义。
其实就在我们身上，也隐藏着很多共振现象。
我们的呼吸、心跳、血液循环等都有其固有频率，而我们的大脑在进行思维活动时产生的脑电波也会发生共振现象。
此外我们喉咙间发出的每个颤动，都是因为与空气产生了共振，才形成了一个个音节，构成一句句语言。
二、共振的应用认识到共振现象的重要性后，许多科学家也开始利用共振的原理来惠及大众。
其中“核磁共振”的发明深刻的影响了很多领域。
“核磁共振”就是利用核磁共振（nuclear magnetic resonnance，简称NMR）原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。
大桥共振原理
大桥共振原理
大桥共振原理是指当一个桥梁结构受到外力作用时，如果外力频率与桥梁自身的固有频率相匹配，就会引发共振现象。
在共振状态下，桥梁结构会发生较大的振幅，导致桥梁产生失稳甚至崩塌的危险。
桥梁结构有固有频率，这是由桥梁自身的刚度、质量和几何形状决定的。
当外部作用力作用在桥梁上时，会引起桥梁的振动。
如果外力的频率恰好与桥梁的固有频率相等或接近，就会出现共振现象。
共振时，外力的能量将被大幅度放大，桥梁会发生剧烈振动，这可能导致桥梁结构的破坏。
为了避免桥梁共振，设计和施工中需要进行频率分析和振动试验。
通过调整桥梁的结构参数，如改变刚度和质量分布，可以改变其固有频率，从而避免外力与固有频率匹配。
此外，安装减振装置和阻尼器也是减小共振影响的常用措施。
总之，了解桥梁的共振原理对于桥梁设计和维护非常重要。
通过避免共振现象的发生，可以保证桥梁的稳定性和安全性。
声音的共振现象与共鸣的应用
声音的共振现象与共鸣的应用声音是我们生活中不可或缺的一部分，而声音的共振现象和共鸣则是声音学中一个重要的概念。
共振是指当一个物体受到外界震动的作用时，其中的微小部分开始自发地振动，而共鸣则是指当某个物体的自然频率与外界震动频率相同时，物体将发生共振现象。
本文将讨论声音的共振现象以及共振在日常生活中的应用。
一、声音的共振现象声音的共振现象是指当一个声源发出声音时，若有其他物体的自然频率与该声音频率相同或者相近，这些物体就会共振并放大声音。
我们可以通过以下实验来观察声音共振的现象。
实验一：共振杯1. 取一只玻璃杯，加满一些水。
2. 用小木棍敲击玻璃杯的边缘，会发出清脆的声音。
3. 慢慢往杯子里加水，当水位到达某个特定位置时，敲击玻璃杯的声音会明显变大。
这个实验就展示了声音的共振现象。
当水位到达特定位置时，玻璃杯的自然频率与敲击产生的声音频率相同，导致共振现象的发生，从而放大了声音。
二、共鸣的应用共鸣在日常生活中有许多应用，下面将介绍几个常见的共鸣应用。
1. 音乐乐器音乐乐器的产生声音正是利用了共振和共鸣的原理。
乐器具有自然频率，当乐器的共鸣腔体与乐器演奏者的气流或弦的振动频率相匹配时，乐器就会共鸣并发出特定的音调。
以弦乐器为例，当演奏者用手指按住琴弦并拉动，弦就会振动，产生声音。
而共鸣箱体充当共振腔，放大了声音并赋予了琴弦独特的音色。
不同乐器的共鸣箱体结构和材料选择都会影响声音的共鸣效果和音质。
2. 声学共振器声学共振器是指通过改变其体积、长度或形状等参数来调节共振频率的装置。
它利用共振的原理产生特定频率的声波。
常见的声学共振器有管风琴和汽车排气管。
管风琴是利用空气流经多个管道并通过控制气流的开关来产生不同音调的乐器。
每个管道都有特定的长度和形状，使之与空气的共鸣频率相匹配，从而产生具有独特音色的声音。
汽车排气管也利用了声学共振的原理。
汽车发动机工作时，排气管内的废气通过振动和共振产生声音。
通过调节排气管的长度和形状，可以改变共振频率，从而调节汽车排气声音的响亮度和音质。
声音的共振和共振条件
声音的共振和共振条件共振是物体在受到外界激励时，产生共同的振动现象。
对于声音来说，共振是指当一个声源发出某一频率的声波时，如果另一个物体的固有频率也与之相符，那么该物体就会发生共振，振幅增大，并产生更大的声音。
声音的共振现象在日常生活中是非常常见的，比如击鼓、吹奏乐器等。
共振条件主要包括两个方面：频率匹配和能量传递。
首先，频率匹配是声音共振的基础条件之一。
当一个振动系统的固有频率与外界激励的频率相等或接近时，共振就会发生。
比如，当我们用力敲击一个音叉时，音叉发出的声音会引起空气柱的共振，产生共鸣音。
这是因为空气柱的固有频率与音叉的频率非常接近，所以共振现象会发生。
其次，能量传递也是声音共振的重要条件之一。
在共振的过程中，外界激励会向振动系统输送能量，而振动系统则会吸收这些能量并放大振幅。
这种能量传递的效果使得共振现象更加显著。
比如，在吹奏乐器时，演奏者通过唇腔的振动产生一系列的音频信号，并传递到乐器的空腔中。
乐器的空腔与空气柱的固有频率非常接近，因此能够发生共振，增强声音的音量和质量。
在声音共振中，还存在共振峰的现象。
共振峰是指在声音频谱中，某些特定频率的声音振幅相对较高的现象。
这是由于振动系统在共振频率附近对声音产生了较大的响应。
共振峰在音响工程中非常重要，可以用于调节音响系统的频率响应，提高音质。
总结起来，声音的共振是指当一个声源的振动频率与其他物体的固有频率相匹配时，产生共振现象，增加声音的音量和质量。
共振的条件主要包括频率匹配和能量传递。
共振峰则是声音频谱中振幅较高的特定频率处，用于调节音响系统的频率响应。
了解声音的共振和共振条件对于音响工程和音乐演奏都具有重要意义。
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浅谈发生共振的条件
重庆市第七中学校（400030）田雨禾
高中物理教材“机械振动”一章中，都有“受迫振动 共振”一节，但是关于发生共振的条件的论述，现行教材和以前的教材相比说法有所变化。
以前的教材讲：“当策动力（现行教材改为驱动力）的频率等于物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
”，意思是说驱动力的频率等于物体的固有频率是发生共振的条件。
现行教材改为“当驱动力的频率接近物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅增大，这种现象称为共振。
”这种说法可以理解为：驱动力的频率接近物体的固有频率是发生共振的条件。
比较以上两种说法，似乎存在矛盾。
究竟是驱动力的频率等于物体的固有频率时发生共振还是驱动力的频率接近物体的固有频率时发生共振呢？与此同时，相关的习题都沿用“驱动力的频率等于固有频率时发生共振”的说法，似乎“驱动力的频率等于物体的固有频率是发生共振的条件”更为可信。
然而，根据又是什么呢？
笔者认为，要弄清这个问题，还要从受迫振动说起。
为了与高中物理教材吻合，我们只讨论在欠阻尼振动系统上加周期性外力发生的受迫振动。
以弹簧振子为例，质点受三种力：弹性力-kx ，阻尼力dx dt γ
-，驱动力F ，设其按余弦（或正弦）规律变化且初相为零，则有
0cos F F t ω= 由牛顿第二定律，有
202cos d x dx m kx F t dt dt γω=--+ 令
2000,2,F k f m m m γωβ=== 得 20022cos d x dx x f t dt dt βωω++= (1.1) 这就是受迫振动的方程，为二阶常系数非齐次微分方程。
根据微分方程理论，上式的解为 0cos(')cos()t x Ae t A t βωαωϕ-=+++ (1.2) A 和α是由初始条件决定的积分常数。
（1.2）式为两项之和，表明质点运动包含两个分运动，第一项为阻尼振动，随时间的推移而趋于消失，它反映受迫振动的暂态行为，与驱动力无关。
第二项表示与驱动力频率相同且振幅为A 0的周期性振动。
开始时，受迫振动的振幅较小，经过一定时间后，阻尼振动消失。
质点进行由（1.2）式第二项决定的与驱动力同频率的振动，称为受迫振动的稳定振动状态，可表示如下：
0cos()x A t ωϕ=+ （1.3） 稳定振动状态表面上像简谐运动，其实不然。
ω并非固有频率，而是驱动力的频率；振幅
A 0和初相ϕ也并非决定于初始条件，而是依赖于振动系统本身的性质，阻尼的大小和驱动力的特征，将（1.3）式代入（1.1）式，得
2002000(cos cos sin sin )2(sin cos cos sin )
(cos cos sin sin )cos A t t A t t A t t f t
ωωϕωϕβωϕωϕωωϕωϕω---++-= 由等式性质，有
22000022000()cos 2sin ()sin 2cos 0A A f A A ωωϕβωϕωωϕβωϕ--=-+= 可解出
0A = （1.4）
当驱动力频率取某值时，振幅获得最大值（振动系统做受迫振动时，其振幅大最大值的现象叫做位移共振——即高中物理教材中所说的共振）。
由上式，并用微分法关于极大值的判据，可求出共振时驱动力的圆频率为
r ω=这一频率称为位移共振频率。
显然，位移共振频率一般不等于振动系统的固有频率。
物体做受迫振动达到稳定状态时，其速度做周期性变化，由（1.3）式可得 0sin()2
x dx v A t dt πωωϕ==++ 由此可知速度幅（即速度的最大值）
00v A ω=
由（1.4）式可知，由于A 0随驱动力的频率变化而变化，驱动力频率ω达到某一数值时可使振动的速度幅取最大值，这种现象称为速度共振。
将（1.4）式代入00v A ω=，并应用极值的微分判据可得速度共振的条件为
0ωω=
即驱动力的圆频率等于振动系统的固有圆频率。
综上所述，速度共振和位移共振的条件是不同的，当阻尼无限小时，
位移共振的圆频率r ω=振），与速度共振的条件相同，我们不必再区分两种共振。
鉴于高中阶段所讲的共振是弱阻尼情况下发生的共振，为便于教学，亦便于学生理解和识记，笔者建议还是把共振条件表述为“驱动力的频率等于振动系统的固有频率”更为合适。
以上是笔者的一孔之见，不妥之处恳请物理教育界的前辈和同仁不吝赐教。