词条 | 共振效应 |
释义 | § 解释 现在人们公认伽利略发现了摆的等时性原理,那是他在比萨的教堂中观察吊灯摆动现象时引发的结论。按照等时性原理,如果摆的振幅较小,那么摆动的周期同摆动的振幅无关。尽管在伽利略之前的好几个世纪中,等时性早已为阿拉伯人所熟知,但以严谨的科学态度去研究这一现象的科学家还是首推伽利略。他指出摆的周期并不取决于摆线上悬挂物的多少,而只取决于摆线长度的平方根。如果不考虑阻力的影响,悬挂在等长线上的一个软木球或一个铅球的摆动规律是相同的。如果谁想验证一下摆动的规律,只需找一个适当的支架、一根线和一个钓鱼的铅坠,频率增高:拉动摆线活动的一头,缩短摆长,摆的频率即随之增高。 轻轻推动摆锤,让其以较小的振幅摆动,然后拉动这根摆线活动的一头,使摆的长度缩短,你就会发现摆动的频率会越来越快。如果摆的长度减小到原来的1/2,摆动的周期就减小1/2倍。当然,如果要想取得准确数据,你就需要对摆动时间进行几十次测量。实验者将会看到,不管是在线上悬挂一个、两个或更多 个铅坠,只要线的长度不变,摆的周期就不会发生任何变化。 § 共振效应 摆最重要的特性是它只愿以一种频率,即通常所称的固有频率摆动。当受到外界的干扰而被激励时,它相应的摆动规律则依赖于干扰振频是否和它所希望的一致。这就是人们常说的共振效应。只要当外界的激励和摆的固有频率一致时,才可能将尽可能多的机械能传给摆,道理就在于此。我们可以用一个简单的实验观察共振现象。取一个支架,按图2所示拉一根绳子,在绳子上栓一定数量的摆,其中除了两个摆的长度相等外,其余的均长短不等。绳子的作用是将各个摆“结合”在一起,或者说使其中任何一个摆的摆动能传递到其他摆上去,实际上就是进行干扰和激励。这根绳子能使能量从一个摆传到另一个摆上。 不同摆长的摆:共振现象:使第一个摆摆动起来与它有相同振频的摆也被激励摆动起来。 |
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