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为什么共振能释放出巨大的能量

共振现象在外部载荷激励下,当激励频率与结构的固有频率相等时出现,导致结构振动幅度的增大。这种现象并非释放能量的过程,而是一个能量积累的过程。当结构振动幅度过大,超出其承受能力时,结构会发生破坏,从而释放出能量。这一过程遵循能量守恒定律,能量并非被放大。

1. 共鸣的故事

一个关于共鸣的故事是关于一个小和尚和他的铜钹。小和尚的铜钹在夜晚会自发响起,吓到他。老和尚发现,每当寺庙的大钟敲响时,铜钹也会响起。他用锉刀调整了铜钹,之后它就再也没有响过。

2. 共振原理

在这个故事中,大钟的声波作为一种外部激励,传播到铜钹,使其振动。当声波的频率接近铜钹的固有频率时,振幅增大,铜钹发声。外部载荷可以是声波,也可以是其他形式的作用力。结构的固有频率是另一个重要因素,它由结构的材料、形状和约束条件决定。

3. 共振的危害

结构共振是工程中的一个危险现象,因为它会导致振动幅度不断增大,最终可能导致结构破坏。著名的塔科马桥共振事故就是由于风速引发的振动频率接近桥面的固有频率,导致桥梁倒塌。

4. 共振能量

共振过程中,结构在外部载荷作用下振动,积累能量。这些能量来自于外界的持续输入。当结构无法继续储存能量时,会发生破坏,能量以断裂等形式释放。释放的能量并不巨大,而是与结构和材料的性质有关。

5. 摘要

总之,共振时释放的能量来源于外界的输入,其能量值与结构和材料特性相关,并非巨大。

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