2 從昂熱橋慘案說起

18世紀中葉，法國昂熱市附近有一座102米長的橋樑，一隊士兵正步通過這座橋時突然發生橋樑斷裂，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，一隊騎兵以整齊的步伐到達橋心時，橋突然裂成數段墜入河中。這樣的故事，別的地方也發生過。當時人們進行了調查，發現橋所受的載荷遠遠沒有超過許可的範圍，坍毀前也沒有任何損壞的地方，這在當時是個不解之謎。隨著科學的發展，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。儘管振動幅度越來越小，但每秒鐘振動次數總是不變的。這個振動次數叫物體的固有頻率。任何物體都有自己的固有頻率。譬如近處有一個振源，它的頻率接近於這個物體的固有頻率，該物體在外界振源影響下會振動得越來越激烈，這種現象就叫做共振。

大隊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，橋的振動就會加劇，振幅也逐漸加大，直到超過了橋的抵抗力時，就產生斷裂。現在，世界各國都有一條不成文的規定：大隊人馬必須便步過橋。在現代鐵路運輸中也要考慮共振的影響。因為火車車輪撞擊軌道要發生有節奏的強烈振動，如果這個振動頻率與車輪彈簧的固有頻率相接近時，乘客就要大受“顛簸之苦”了；如果這個頻率和所經過的橋樑固有頻率相接近，同樣會造成橋斷車覆的後果。

1890年，一艘外國遠洋巨輪，在大海中攔腰折斷而慘遭覆滅。經分析，船的發動機和主軸中心沒有對準，在運轉中產生了週期性的慣性離心力，它的週期性與船體的固有頻率相接近，產生了強烈振動以致使船體破壞。在現代航天、航空、航海和機器製造中，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律也能讓它為人們服務。

在建築工地上，人們常能見到振動搗固機，有了它，混凝土製件就更結實。振動式壓路機能迅速地把路面壓平。在礦山裡，利用快速振動的風鎬開鑿巖石、挖煤炭，其他如振動式粉碎機、振動炭沙機等無不是利用共振現象來製造的。

物理教師點評：這個故事告訴了我們共振現象有有害的一面，也有有利的一面。在實際生活中，我們總是消除危害，利用有利的一面為人類服務。感興趣的同學還可以多查詢資料，瞭解生活中共振現象的利用與防止。