有趣的同情摆

郭治

咱们动手做个玩艺吧：找一根木棍，把它平架起来（比方用两把一样高的椅子背架起木棍），拿两把小锁头，上边拴上小线，挂到木棍上，如图， 让它们的小线一边长。等它俩静止以后，你推动一把锁（甲），让它摆起来打秋千，过一会儿，看，那把小锁（乙）也摆动起来啦！更有趣的是，甲越摆越小，乙越摆越大，不一会儿，乙超过了甲⋯⋯这玩艺儿就叫“同情摆”。

我们再用小线和小锁（丙）做一个摆，摆长不要和甲、乙相同，也不要正好是它们的一半，看，甲乙相互“同情”，丙就不那么“同情”了。

这种“同情”就是一种共振现象：甲在振动时，由于乙的构造和甲相似， 也会引起振动。

在生活中也会见到共振的现象。

人在挑水时，肩头会很自然地摆动。不会挑水的人，往往肩头的摆动会引起水桶的共振，甚至引起水的共振，两个桶一摆，水都溅出去了。会挑水的人总把两头的绳子放长一些，水桶自由摆动就会变慢，人要走“小碎步”， 肩头的摆动变快，水桶就很难和肩头发生共振了。

火车车轮和车轨缝相撞时要发生振动，火车车厢下边有许多弹簧，这一伸一缩也在振动，要是这两个振动一“同情”，非出大事不可。为了防止共振，工程师在设计火车弹簧和铁轨长度时都要经过一番计算呢！

1900 年秋，俄国巡洋舰“雷击”号做航行试验，按照设计，这艘军舰的

速度可以达到每小时 21 海里，发动机的轴每分钟可以转 125 转。当“雷击”

号发动机转速达到每分钟 105 转，航速只有每小时 18 海里时，船身就发生了剧烈的摇摆，连鱼雷发射管里的鱼雷也震落到海里了。许多水兵慌了神，有人想减速前进，这时，舰长却高声命令：“加速航行！”发动机转得更快了， 军舰的摇摆反而平息下去了：因为那 105 转会引起共振！

现代的许多机器都是可以变速的，当它达到某一转速时就会引起共振， 这就是机器转速的“禁区”。为了防止因共振发生事故，我们在开动机器时， 首先要了解这个转速的“禁区”——临界转速。

我们也可以利用共振。

在煤矿里，常用共振筛来筛分煤炭和碎石。这种设备是用电动机推动筛子来回振动的。为了让筛子振动得有力，工程技术人员想方设法让电动机的转速能引起筛子的共振，就像那艘发生共振的“雷击”号舰一样。这一筛， 可就把煤粉筛了下去，石块留了下来。

现代的破冰技术也利用了共振原理。破冰船要在严寒里打碎厚冰为船舶开道，最好是引起冰层的振动使冰破裂。新式破冰船是一种气垫船，它能“浮” 在冰层上行驶，还能把一部分空气压到冰层下边，造成冰下空气腔，最后上下空气一齐共振，厚冰层一触即破了。

也可以利用共振原理搞技术革新。我国青年工人就发明了一种“电磁振动刨”，可以代替木工的手推刨快速刨光木材。这种电磁振动刨里有一种电磁铁，它会引起机械共振，带动刀头切削木材。这种振动刨可以把极薄的木片刨光，也可以把极短的木材刨平，最能干的木匠看到它也会赞叹不止。