当驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时候,受迫振动的振幅 最大,这种现象叫做共振。

共振的应用和防止 共振现象有许多应用。例如,装在同一支架上的许多不同长度的钢片,可以用来制成测量各种发动机转速的转速计。使转速计与开动着的机器紧密接触,发动机的转动就引起转速计轻微振动。这时,转速计中只有固有频率与发动机的转数一致的那个钢片,才有显著的振幅。从刻度上读出这条钢片的固有频率,就可以知道机器每分钟的转数。

共振筛(图 12-12)也是利用共振规律的机械。把筛子用四根弹簧支承起来,就成为共振筛。共振筛的筛架上安装一个偏心轮,偏心轮轴上另装有皮带轮,与动力相连。偏心轮在皮带轮的带动下发生转动时,筛子受到一个周期性的驱动力,做受迫振动。适当调整偏心轮的转速,使驱动力的频率接近共振筛的固有频率,筛子就发生共振,达到较大振幅,提高了筛除杂物的效率。

在某些情况下,共振现象可能造成损害。例如,当军队或火车过桥的

时候,整齐的步伐或车轮对铁轨接头处的撞击,都会产生周期性的驱动力。如果它的频率接近于桥梁的固有频率,就可能使桥梁的振幅增大到使桥梁断裂的程度。因此,部队过桥要用便步,以便不产生周期性的驱动力。火车过桥要慢开,使驱动力的频率远小于桥的固有频率。

轮船航行的时候,也会受到周期性的波浪的冲击而左右摇摆。如果波浪冲击力的频率跟轮船摇摆的固有频率相同,就会发生共振,能使轮船倾覆。这时可以改变轮船的航向和速率,使波浪冲击的频率远离轮船的固有频率。

机器在工作中由于零部件的运动(如活塞的运动和轴的转动)也会产生周期性的驱动力。如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率,就会发生共振,使机器或支持物受到损坏。为了避免这种情况,要采取特殊的措施,如控制机器的转速,使驱动力不与机器的固有频率一致。同样的道理,厂房建筑的固有频率也不能处在机器所引起的振动频率范围之内。

总之,在需要利用共振的时候,应该使驱动力的频率接近于或等于振动物体的固有频率。在需要防止共振危害的时候,要想办法使驱动力频率和固有频率不相等,而且相差得越多越好。