中學物理教師平哥
我們在小學時曾學過一篇課文，說的是1902年1月，一支沙皇俄國的軍隊邁著整齊的步伐，雄糾糾，氣昂昂地通過彼得堡封塔河上的愛紀畢特橋時，橋身突然斷裂的事故。
那我們都知道是共振是這次災難的罪魁禍首，但可能有很多朋友還是沒有弄明白，為什麼共振會有這麼大的破壞力呢？什麼諧波什麼固有頻率的好複雜呀，今天就讓我用最簡單的語言給大家把這個事兒給大家解釋明白。
形變是力的根源
首先我們要知道，橋為什麼會被破壞呢？其實關鍵在於形變。我們宏觀世界中的所有物體在受力時都會產生形變，雖然有些材料非常的堅硬，形變小到幾乎不可察覺，但只要實驗儀器足夠精密，還是可以觀測到的。
形變會改變分子間的相對距離，而分子間的力是引力與斥力的合成，當距離太近時表現為強大的斥力，太遠時又表現為極弱的引力，只有在一個很小的區間內才表現為我們通常所感知到的物體剛性，也就是下圖中a到b點之間的距離。
那麼當物體受力時，分子間的距離會向b點移動，產生更大的力以平衡外力；而如果外力太大，即使分子間距離超過了b點也依然無法平衡的話，就會發生斷裂。
能量、力與形變的關係
好，既然確定了形變是破壞的根源，我們就要知道的是，能量、力與形變之間的關係是怎樣的；一個1噸重的鐵球，從30米高的地方落下，墜地瞬間速度24.243米/秒，釋放的總能量高達294千焦，那這些能量足以讓破壞承重能力是多少的物體呢？
有一個大家都沒有注意到的參數，即碰撞過程消耗的時間，瞬間衝擊力F=mv/t，m是質量，v是速度，可見mv是確定值，對鐵球來說是24243kg·m/s，如果撞擊的是草地，從接觸到停止的時間取0.3秒，瞬間衝擊力等同於8.245噸；如果是乾土地，撞擊時間取0.1秒，衝擊力等同為24噸；如果是一塊一米見方的大水晶呢？撞擊時間取0.01秒的話，水晶在瞬間受到的力高達242噸。
而瞬間衝擊與靜態壓力效果基本相同，也就是用1噸的鐵球從30米處砸大水晶，和直接用242噸的重物壓大水晶的效果是沒啥區別。大橋的靜態極限承重力遠大於在上面行走的軍隊，那為什麼還會倒塌呢？相信你也已經能猜到問題的所在了，因為大橋在某個時刻受到了超過靜態極限的動態力，所以材料分子被撕裂，結構被破壞了。
如何創造出如此巨大的動態力？其實在F=mv/t中我們已經可以窺見端倪，理論上只要撞擊時間極小極小，就算是嘆口氣的能量也能產生幾萬噸的力，所以在一些特殊物理現象的加持下，就會出現“以小博大”的驚人現象。
而這正是共振的拿手好戲，因為共振擅長“儲存能量”，雖然每一點能量產生的瞬間衝擊力都不足為慮，但積累到一定程度就會勢不可擋。
積蓄實力的共振
還記得擺鐘的原理嗎？無論擺幅度有多大，一個週期消耗的時間都是相同的；硬質物體在敲擊的時候無論用力多大發出的聲音頻率都是固定的，這都指向了一個結論——物體的運動或振動都存在一個“先天屬性”，無論一開始受到的外力如何，只要任其自由運動（振動）就會變成一個不變的值，對於振動來說這個先天屬性就是“固有頻率”。
物體在固有頻率下振動時，持續不斷地小形變讓能量實現了“分子勢能→動能→分子勢能”的循環。如果不加干預，這些能量最終會變成原子摩擦的熱能與聲音中的能量消散掉；但如果配合著振動週期輸入能量，每當其形變時就推一下，會怎麼樣？
結果就是除了熱能與聲音的耗散，多餘的能量都被保存下來了，變成了更大幅度的振動！這與推鞦韆的經驗驚人的相似，只有在人向下滑時推才能省力又高效，如果故亂推結果往往是這一次用的力氣把上一次的力氣給抵消了，白費力氣。
所以當軍隊步伐整齊地走上石橋時，因為純粹地巧合，這座橋的固有頻率與踏步頻率很接近，導致每一次踏步的能量都會被保存一部分，變成更大輻度的形變，最終將一座本來能承受10倍橋上軍隊體重的堅固石橋摧毀。
共振永遠防不勝防
現代橋樑的設計往往會將共振因素考慮進去，通常步頻不會與橋體發生共振，但共振的危害依然防不勝防，比如1940年通車的塔科馬海峽大橋，僅僅投入使用四個月後就在微風的吹動下發生共振並坍塌，當然這已經是80年前的事故了，如今的造橋工程已經擁有了完善的抗風共振的機制，共振造成的威脅已經越來越低了。
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酋知魚
大概是齊步行走情況下，使全部震動力集合在薄弱點處，使橋樑支撐物剪切、斷裂而塌陷（沒有互相抵消的震動力）。
