书城科普读物探索未知丛书-物理城堡一
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第37章 爱纪的特桥为什么坍塌

探险家或登山运动员在雪山峡谷里,会因大声呼唤而引起惊天动地的大雪崩。这是因为任何物体都有自己的固有振动频率,如果在这个物体上加以频率相同的外界作用力,就会产生共振。探险家或登山运动员的呼唤频率和雪山的固有频率正好“合拍”,从而产生了共振的结果。

共振时产生的能量很大,给人类带来的破坏更大。一架强度经过严密计算的飞机,有时在飞行中因气流及其他振源引起的共振,会在空中解体坠毁。1906年,一连队受到良好训练的俄国骑兵跨着整齐的步伐经过彼得堡封塔河上的爱纪的特桥时,突然大桥坍塌了。这么坚固的桥梁承受不了骑兵队伍的重量?不是的,这是因为马队整齐的步伐频率与大桥的固有频率产生了共振,造成了桥梁的坍塌。共振也能给人类造福。运输工作利用共振搬动几十吨甚至上百吨的庞然大物;建筑工地上,工人们使用振动器来捣密混凝土;音乐家手里的小提琴、大提琴和胡琴,如果没有共振箱,是不能演奏出悦耳的乐曲的;我们每天通过收音机,能够听到遥远的电台广播,正是收音机里的谐振线圈与电台发出的电波发生了电共振……

工业生产上应用振动检测、振动焊接、振动去渣,尤其用激振器来消除金属内部的残余应力等新工艺,给共振的利用开阔了美好的前景。金属内部的残余应力是由于金属材料经过车、铣、磨、刨等冷加工或锻、铸、淬火等热加工后,内部原子结构错位造成的。如果机器零件内部存在残余应力,装配出来的机器无法运转。要消除这些残余应力,过去用两种方法,一种是把金属零件堆放在露天,慢慢依靠自身产生的轻微振动使错位原子复位,这种方法一般需要半年以上或者更长些时间;另一种方法是加热回火,把零件放进回火炉里加热到723℃以上,促使错位原子迅速复位。这种加热回火方法消耗大量燃料,对小零件容易实现,而零件一大就很难做到了。如几百米高的电视塔,几十吨重的万吨水压机零件、导弹发射架等庞然大物,就没有一个大火炉容得下了。利用共振原理,使用重量只有十几公斤、输出功率在05—34瓦的激振器就能消除上述庞然大物内部的残余应力。