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第21章 共振的玻璃杯

敲击一个玻璃杯,另一个玻璃杯上的物体会掉下来,是不是很神奇呢?按照下面的步骤动手做一做,这个神奇的现象马上就要发生在你的眼前了!

工具百宝箱

两个玻璃杯,水,铅笔,金属丝。

游戏进行时

①往一个玻璃杯里加入三分之一的水,用铅笔敲打两个杯子的杯口,观察两个杯子发出的声音是否相同。

②往第二个玻璃杯中慢慢加水,加水的同时敲打两个杯子的杯口,直到两个杯子发出的声音一样为止。

③把一根金属丝放在第二个杯子的杯口,要找到平衡点,让它平稳地摆在杯沿。注意,金属丝不要搭到另一边的杯沿。

④敲打第一个玻璃杯,你会发现金属丝轻轻振动。随着不停地敲打第一个杯子,并慢慢使其靠近第二个杯子,你会发现金属丝的振动幅度越来越大,最后会掉下来。

原来如此

金属丝掉下来的原因在于“共振”。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。两个杯子发出的声音一样,说明它们拥有同样的振动频率,因此当敲打第一个玻璃杯的时候,就会引发第二个玻璃杯的共振,金属丝就会轻轻振动。随着两个杯子的靠近,振动幅度越来越大,所以金属丝最终会掉落下来。

在18世纪中叶,还有一个关于共振故事:法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生。究其原因是共振造成的。因为大队士兵迈正步走的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时,桥就断了。类似的事件还发生在俄国和美国等地。鉴于成队士兵正步走过桥时容易造成桥的共振,所以后来各国都规定大队人马过桥,要便步通过。

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