种豆资源网

当前位置:首页 > 百科 > 百科综合 / 正文

主共振

(2019-11-25 21:39:57) 百科综合
主共振

主共振

主共振是一个中国天文学名词审定委员会审定发布的天文学专有名词。

基本介绍

  • 中文名:主共振
  • 外文名:main reaction        
  • 学科:物理
  • 领域:物理学、光学、电学
  • 主要参数:主共振频率

内容简介

系统受外界激励,作强迫振动时,若外界激励的频率接近于系统频率时,强迫振动的振幅可能达到非常大的值,这种现象叫共振。一个系统有无数个固有频率,我们常研究低範围的系统频率。
共振是物理学上的一个运用频率非常高的专业术语。共振的定义是两个振动频率相同的物体,当一个发生振动时,引起另一个物体振动的现象。共振在力学中亦称“共鸣”,它指的是物体因共振而发声的现象,如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声。
共振不仅在物理学上运用频率非常高,而且,共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍的和最频繁的自然现象之一,所以在某种程度上甚至可以这幺说,是共振产生了宇宙和世界万物,没有共振就没有世界。共振现象在生活中也被广泛套用,乐器暂且不论,我们每天看的电视和收听的收音机就是根据共振原理而接受信号的。
“主共振”是天文学专有名词。来自中国天文学名词审定委员会审定发布的天文学专有名词中文译名,词条译名和中英文解释数据着作权由天文学名词委所有。
中文译名
主共振
英文原名/注释
main resonance

共振概念

共振是指一个物理系统在特定频率下,以最大振幅做振动的情形。此一特定频率称之为共振频率。一般来说一个系统(不管是力学的、声响的还是电子的)有多个共振频率,在这些频率上振动比较容易,在其它频率上振动比较困难。假如引起振动的频率比较複杂的话(比如是一个冲击或者是一个宽频振动)一个系统一般会“挑出”其共振频率随此频率振动,事实上一个系统会将其它频率过滤掉。

本质

一切的振动其表现形式必然是位移,其背后则必然是能量的流动。共振威力巨大的根本原因在于共振使外界的力量直接作用于分子、原子层次(或者某个其他的特定层次),并不断的吸收能量,使其发生小範围的剧烈位移。如果外界的频率与固有频率不一致,那幺外力的作用对象就是整个物体,但是如果与固有频率一致,那作用对象就直接变成了一个个的分子、原子,共振破坏了粒子之间的团结,使之互相内斗,结果就使整个系统瞬间崩溃。从钟摆这个巨观的振动系统来看,如果外力的步调和钟摆的固有频率相同(比如总是在钟摆运动到最高点时,给予钟摆一个斜向下的力),那钟摆就会不断的吸收外界的能量。外界能量每一次都会被完全吸收,并且钟摆不向外界输出任何能量,这样钟摆本身所具有的能量就会急剧增加。如果外力的步调与钟摆不一致,那幺上一次吸收的能量,下一次可能就被外力抵消掉,钟摆本身的重力势能也会被外力不时的抵消掉,这就使钟摆本身所具有的能量总是保持在一个波动的水平,并且峰值不会太高,能量在反覆的吸收、散失、吸收、散失。
简言之,共振的威力就在于外力以最精準的方式(或者说节奏)作用于物体最微观的层次(或者说特定的层次),使物体在该层次的每个基本单元(比如钟摆、原子、分子)像癌细胞一样不断吸收能量,进而发生剧烈位移,并最终在该层次产生极大的破坏作用。
共振的过程类似于一个强烈的正反馈过程,可以使系统在短时间内剧烈膨胀。

补充说明

“英汉天文学名词资料库”(以下简称“天文名词库”)是由中国天文学会天文学名词审定委员会(以下简称“名词委”)编纂和维护的天文学专业名词资料库。该资料库的所有权归中国天文学会所有。

谐振频率

谐振频率就是电路发生谐振时电量的频率。具体含义可看下面的解释:在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感并联,可能出现于某个很小的时间段内:电容的电压逐渐升高,而电流却逐渐减少;与此同时电感的电流却逐渐增加,电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐降低,而电流却逐渐增加;与此同时电感的电流却逐渐减少,电感的电压却逐渐升高。
电压的增加可以达到一个正的最大值,电压的降低也可达到一个负的最大值,同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,此时我们称为电路发生电的振荡。电路振荡现象可能逐渐消失,也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时,我们称之为等幅振荡,也称为谐振。谐振时间电容或电感两锻电压变化一个周期的时间称为谐振周期,谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L的参数有关,即:f=1/√LC。

机械共振

共振是指机械系统所受激励的频率与该系统的某阶固有频率相接近时,系统振幅显着增大的现象。共振时,激励输入机械系统的能量最大,系统出现明显的振型称为位移共振。此外还有在不同频率下发生的速度共振和加速度共振。
在机械共振中,常见的激励有直接作用的交变力、支承或地基的振动与旋转件的不平衡惯性力等。共振时的激励频率称为共振频率,近似等于机械系统的固有频率。对于单自由度系统,共振频率只有一个,当对单自由度线性系统作频率扫描激励试验时,其幅频回响图(见图1)上出现一个共振峰。对于多自由度线性系统,有多个共振频率,激励试验时相应出现多个共振峰。对于非线性系统,共振区出现振幅跳跃现象,共振峰发生明显变形,并可能出现超谐波共振和次谐波共振。共振时激励输入系统的功同阻尼所耗散的功相平衡,共振峰的形状与阻尼密切相关。
在一般情况下共振是有害的,会引起机械和结构很大的变形和动应力,甚至造成破坏性事故,工程史上不乏实例。防共振措施有:改进机械的结构或改变激励,使机械的固有频率避开激励频率;採用减振装置;机械起动或停车过程中快速通过共振区。另一方面,共振状态包含有机械系统的固有频率、最大回响、阻尼和振型等信息。在振动测试中常人为地再现共振状态,进行机械的振动试验和动态分析。此外,利用共振原理的振动机械,可用较小的功率完成某些工艺过程,如共振筛等。

作用

共振能充当地球生物的保护神。我们知道,紫外线是太阳发出的一种射线,它们如果大举入侵地球,人类及各种生物势必遭受极大的危害,因为过量的紫外线会使生物的机能遭到严重的破坏。不过不用担心,我们有大气层中的臭氧层,是它们藉助于共振的威力,阻止了紫外线的长驱直入。当紫外线经过大气层时,臭氧层的振动频率恰恰能与紫外线产生共振,因而就使这种振动吸收了大部分的紫外线。所以,共振能使大气中的臭氧层变得如防晒油一样,保证我们不至于被射线的伤害。
另外,共振还能使地球维持在适当的温度,给地球生命创造出一个冷热适宜的生长环境。因为虽然经过臭氧层的堵截围追,但仍有少部分紫外线能够成功地突破层层防线,到达地球表面。这部分紫外线经过地球吸收后,能量减少,变为红外线,扩散回大气中。而红外线的热量,又恰好能和二氧化碳产生共振,然后被“挽留”在大气层中,使大气层保有一定温度,让万物在温暖和煦的环境中孕育成长。
俗话说万物生长靠太阳,其实也可以这幺说:万物生长靠共振。因为我们所熟知的植物的光合作用,亦是叶绿素与某些可见光共振,才能吸收阳光,产生氧气与养分。所以没有共振,植物便不能生长,人类和许多动物也就因此会失去了食物的来源。也就是说,没有共振,地球上的生命便不能长期存在。
共振还是一个善于使用色彩和色调的魔幻绘画师,把我们所看到的每一件物体都神奇地染上了颜色,使我们这个世界变得五彩斑斓、艳丽缤纷。钠光是黄的,因为钠原子的振动产生所产生的是黄色的光。水银原子的振动发出蓝光。氖原子送出的振动到了你眼中,就成为了红色。在地面,共振也把所有的物体都染上了各式各样的颜色,从花卉到水果。红苹果把太阳光中我们称为蓝光和绿光的振动频率吸收了,因此我们看到的它就是红艳艳的、令人馋涎欲滴的样子。绿叶中的叶绿素分子的振动频率在太阳的红光及蓝光範围,所以共振把这两种颜色都“贪污”了,而只把绿的颜色反射入我们的眼里,因此树叶看上去便是生机盎然浓绿或嫩绿。也是这同一片叶子,到了秋天的时候,它被共振所“贪污”的却是绿光,因而这时反射出的是或黄或红的色彩,映衬出秋天的苍凉和悽美。就是那种很虚幻的彩虹也是因为有了共振,才有了赤橙黄绿青蓝紫。因此,我们的生活中有着如此美丽迷人的花红柳绿、斑斓烂漫,也无不是拜共振之所赐。

标 签

搜索
随机推荐

Powered By 种豆资源网||