沒(méi)有地震,沒(méi)有狂風(fēng),一棟高達(dá)300米的大廈,竟突然晃動(dòng)起來(lái)。想一想,就令人害怕。這樣的事,就在5月18日真實(shí)上演了。 (圖片說(shuō)明:賽格大樓頂劇烈晃動(dòng)的避雷針) 當(dāng)天下午,沒(méi)有任何征兆,高達(dá)355.8米、總計(jì)79層的深圳賽格大樓突然開(kāi)始晃動(dòng)起來(lái),仿佛有什么巨大的力量在搖擺它。不論是樓里的人還是附近路過(guò)的人,都嚇得四處逃竄,場(chǎng)面就像是災(zāi)難片一樣。 (圖片說(shuō)明:四下逃竄的人們) 可是,根據(jù)地震局的數(shù)據(jù),當(dāng)天附近并沒(méi)有發(fā)生地震。查閱當(dāng)天的天氣情況我們也會(huì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)的風(fēng)力也并不大,遠(yuǎn)不足以晃動(dòng)如此的大樓。那么,為何它竟然會(huì)晃動(dòng)呢? 中科建工有限公司華南大區(qū)總工程師陸建新在接受采訪的時(shí)候,提出了他的觀點(diǎn)。他指出,根據(jù)目前的初步判斷,導(dǎo)致大樓晃動(dòng)的原因,應(yīng)該就是共振。雖然他后面又說(shuō)需要等權(quán)威部門(mén)的結(jié)果,但目前來(lái)看,這個(gè)可能性的確是非常大的。 那么,什么是共振呢?它為何有如此巨大的力量,能把這么一座大廈都晃起來(lái)呢? 說(shuō)起共振,首先要說(shuō)到一個(gè)物理概念,那就是波。我們的生活中,處處都有波的存在,比如我們聽(tīng)到的聲音,叫做機(jī)械波,屬于縱波的一種;眼中看到的光或者加熱飯菜用的微波,叫做電磁波,屬于橫波。 不論是橫波還是縱波,都有幾個(gè)基本屬性,那就是波長(zhǎng),頻率和周期。波最強(qiáng)的部分叫波峰,最弱的地方叫波谷。如果有兩種波恰巧頻率相同,而且波峰都出現(xiàn)在相同的位置上,那么就達(dá)到了共振的狀態(tài)。當(dāng)兩種波達(dá)到共振時(shí),整個(gè)系統(tǒng)的振幅就會(huì)明顯增加。說(shuō)白了,就是威力會(huì)大大增強(qiáng)。 共振的威力有多大,相信很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)一個(gè)例子。在1906年的時(shí)候,有一只沙俄的軍隊(duì)過(guò)一座橋,這支軍隊(duì)紀(jì)律嚴(yán)格,過(guò)橋時(shí)也保持著齊步走的狀態(tài)。結(jié)果,每一個(gè)人都同時(shí)落足,達(dá)到了共振狀態(tài),結(jié)果橋就塌了。從此以后,軍隊(duì)過(guò)橋時(shí)就改為隨意行走了。 你可能覺(jué)得當(dāng)時(shí)的橋還不夠牢固,其實(shí)并非如此。就在去年,同樣是5月份,同樣是廣東省,共振就曾經(jīng)展示過(guò)它的威力了。 相信大家都還記得,去年5月5日,連接珠江兩岸的虎門(mén)大橋突然發(fā)生抖動(dòng),抖動(dòng)幅度肉眼可見(jiàn),十分明顯,隨后該橋被封閉。 根據(jù)12名專家后來(lái)的討論和分析,虎門(mén)大橋發(fā)生抖動(dòng)的原因,是一種名叫渦振的現(xiàn)象。渦振又叫渦激振動(dòng)、渦激共振,它不需要特別強(qiáng)烈的風(fēng),反而是在低速風(fēng)的作用下才會(huì)產(chǎn)生。這也體現(xiàn)了共振的一個(gè)特點(diǎn):不需要非常強(qiáng)大的能量,只要足夠“精巧”,就能夠產(chǎn)生意想不到的效果。 時(shí)隔一年,相似的事情發(fā)生在了深圳。 陸建新指出:在排除了地震等因素之后,導(dǎo)致大廈發(fā)生抖動(dòng)的原因就很可能是共振了,這與去年虎門(mén)大橋的抖動(dòng)原理有些類似。他還說(shuō):對(duì)于大廈來(lái)說(shuō),發(fā)生抖動(dòng)是正常的,只不過(guò)平時(shí)抖動(dòng)的幅度都非常小,人們察覺(jué)不到,也不會(huì)對(duì)樓體有所損害。 如今,在共振的作用下,大廈晃動(dòng)出了驚人的幅度,讓我們見(jiàn)識(shí)到了自然之力。看似不大的風(fēng),竟然“四兩撥千斤”,去年晃動(dòng)虎門(mén)大橋,今年晃動(dòng)355米大廈,共振的威力果然令人不可小覷。 這樣的共振現(xiàn)象不僅存在于地球的物體上,甚至宇宙中也可以看到。在太陽(yáng)系最大的木星周圍,它的三顆衛(wèi)星——木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三就形成了宇宙中獨(dú)特的共振現(xiàn)象——軌道共振,三者繞木星的公轉(zhuǎn)周期達(dá)到了幾乎完美的1:2:4的共振狀態(tài)。 不僅是衛(wèi)星,更大的天體上也會(huì)出現(xiàn)這樣的狀態(tài)。海王星和冥王星,公轉(zhuǎn)周期呈2:3的比例。距離太陽(yáng)最近的水星,甚至自己和自己共振,自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期達(dá)到了2:3的狀態(tài)。 另一方面,如果巧妙地利用共振的原理,還會(huì)得到一些實(shí)用甚至有趣的結(jié)果。 宋朝的時(shí)候,我國(guó)的科學(xué)家沈括就曾經(jīng)在琴弦上夾一些剪紙小人。當(dāng)他彈其中沒(méi)有夾小人的琴弦時(shí),其他琴弦上的小人都跟著一起跳起舞來(lái),非常有趣。 明朝的時(shí)候,民族英雄戚繼光還從古籍中學(xué)到一個(gè)“絕招”,挖一個(gè)坑,然后放兩桶水,通過(guò)兩桶水的振動(dòng)幅度不同判斷敵人的遠(yuǎn)近,以及敵軍是否在挖地道。 不過(guò),在生活中,我們?nèi)匀灰诤芏喾矫姹苊夤舱袂闆r發(fā)生。在機(jī)械設(shè)備上如果出現(xiàn)共振,會(huì)損壞部件;當(dāng)某種聲波之類的振動(dòng)恰好和人體器官的振動(dòng)達(dá)成一致,那么就會(huì)導(dǎo)致頭暈、耳鳴、甚至是心臟狂跳以及死亡;在雪山中,如果一聲吶喊和某塊積雪的頻率相同,那就有可能導(dǎo)致雪崩。 而去年和今年這兩次人造建筑的大幅抖動(dòng),也真實(shí)再現(xiàn)了共振有多么巨大的破壞力。 說(shuō)起來(lái),今年大樓的顫抖和去年大橋的搖晃,還是有一點(diǎn)區(qū)別的?;㈤T(mén)大橋本身結(jié)構(gòu)可靠,并不會(huì)在渦振的情況下被破壞,所以很快就恢復(fù)通車了。而賽格大樓屬于世界上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)大廈,在發(fā)生了這一次搖晃之后,專家們需要對(duì)它的狀態(tài)進(jìn)行檢查和分析,才能判斷后期的安全性。 人類和共振之間的博弈,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有結(jié)束。未來(lái),物理學(xué)家們或許會(huì)找到更多有效的方法,來(lái)避免共振帶來(lái)的危害。大自然,教會(huì)了我們很多,也教訓(xùn)了我們很多。 |
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