物理故事萧山三中.doc

1 曹绍夔为和尚除怪唐朝开元年间,洛阳有一座寺院出了一件怪事:寺里有一个磬,没有人敲打它常常自己“嗡嗡嗡”地响起来,把寺院里的和尚都吓坏了。那个磬样子像个瓦钵,放在老和尚房里。老和尚每天早晚烧香念经,都要用椿锤敲磬。磬就发出“当!当……”的清脆的响声。可是不知怎么搞的,有时候,老和尚并没有敲它,它无缘无故自己响起来了。寺里的和尚以为出了什么妖魔,请了许多会法术的人来降妖伏魔,都没有结果。那个老和尚疑神疑鬼,吓得生了病。老和尚有个朋友叫曹绍夔。他听说老和尚病得很厉害,就到寺院里去探望他,问他得病的原因。老和尚就把磬自己发出响声的怪事一五一十地告诉了他。曹绍夔很懂音乐,会修理各种乐器。他一面听,一面心里捉摸。他想:这个磬自己发出响声,决不是什么妖魔作怪,总会有什么原因。正巧吃饭的时候到了,小和尚到钟楼里撞起大钟,老和尚房里的磬又响起来了。曹绍夔心里完全明白了,他笑着对老和尚说:“你明天好好请我吃一顿饭,我来给你除怪。”老和尚不相信曹绍夔真能除怪,但是看他说得那么肯定,也许有一线希望,就真的办了一桌很丰盛的饭莱,把曹绍夔请了来。曹绍夔吃过饭,从怀里取出一把锉,在磬上这儿锉几下,那儿锉几下,锉了几处,他对老和尚说:“你放心吧,磬再也不会自己响了。”打这以后,磬真就不再自己响了。老和尚问曹绍夔:“为什么那个磬被你锉了几下,以后就不再自己响了呢?”曹绍夔回答说:“这个磬的律跟你们钟楼里那口大钟的律正好相同。因此只要饭堂里的大钟一响,这个磬就跟着响起来。我用锉把磬锉了几下,它们的律就不相同了。所以撞那口大钟的时候,这个磬就不再跟着响了。”老和尚听了这番话,消除了心中的疑惑,病也就好了。曹绍夔所说的“律”,是现在我们所说的乐器的“频率”。什么是“频率”呢?就是乐器在发声的时候,每秒钟振动的次数。老和尚房里的磬和饭堂里的大钟,频率恰巧相同。小和尚一敲大钟,大钟振动起来,发出一定频率的声波。声波通过空气,传到老和尚房里的磬上,磬的频率因为和声波的频率相同,就跟着振动起来,发出了响声。这种现象,在物理学上叫做“共振”,或叫做“共鸣”。曹绍夔把磬锉了几下,就改变了磬的频率。磬的频率和大钟不相同了,就不会再跟大钟发生共鸣了。2 从昂热桥惨案说起 18世纪中叶,法国昂热市附近有一座102米长的桥梁,一队士兵正步通过这座桥时突然发生桥梁断裂,226人掉入河中殒命。1906年的一天,俄国彼得堡封塔克河的一座桥上,一队骑兵以整齐的步伐到达桥心时,桥突然裂成数段坠入河中。这样的故事,别的地方也发生过。当时人们进行了调查,发现桥所受的载荷远远没有超过许可的范围,坍毁前也没有任何损坏的地方,这在当时是个不解之谜。随着科学的发展,人们才弄清:这种破坏事故是“共振”造成的。如果用钳子夹住钢锯条的一端,另一端用手弹一下,它就要来回振动。尽管振动幅度越来越小,但每秒钟振动次数总是不变的。这个振动次数叫物体的固有频率。任何物体都有自己的固有频率。譬如近处有一个振源,它的频率接近于这个物体的固有频率,该物体在外界振源影响下会振动得越来越激烈,这种现象就叫做共振。大队人马迈着整齐的步伐过桥,如果步伐正好与桥的固有频率一致,桥的振动就会加剧,振幅也逐渐加大,直到超过了桥的抵抗力时,就产生断裂。现在,世界各国都有一条不成文的规定:大队人马必须便步过桥。在现代铁路运输中也要考虑共振的影响。因为火车车轮撞击轨道要发生有节奏的强烈振动,如果这个振动频率与车轮弹簧的固有频率相接近时,乘客就要大受“颠簸之苦”了;如果这个频率和所经过的桥梁固有频率相接近,同样会造成桥断车覆的后果。 1890年,一艘外国远洋巨轮,在大海中拦腰折断而惨遭覆灭。经分析,船的发动机和主轴中心没有对准,在运转中产生了周期性的惯性离心力,它的周期性与船体的固有频率相接近,产生了强烈振动以致使船体破坏。在现代航天、航空、航海和机器制造中,都必需考虑到共振的破坏作用。共振在工程上有破坏作用,但只要掌握了它的规律也能让它为人们服务。在建筑工地上,人们常能见到振动捣固机,有了它,混凝土制件就更结实。振动式压路机能迅速地把路面压平。在矿山里,利用快速振动的风镐开凿岩石、挖煤炭,其他如振动式粉碎机、振动炭沙机等无不是利用共振现象来制造的。3 塔科马狭桥的倒塌从前在美国塔科马有一座著名的狭桥。这座桥在施工时发生过摆动。不时的振动使修桥工人感到晕眩。桥竣工通车后,摇摆得更加厉害。它吸引了不少远方的客人驾车到此一游,为的是寻求刺激,尝尝汽车驶过摇摇晃晃的狭桥时的滋味。在某些日子里,,使得驾驶员看不见在它前面行驶的汽车。这座桥的倒塌非常突然。有一天早上,桥突然停止振动,不一会它疯狂地扭转振动起来。30分钟后第一块路面开始坠入水中,接着有200米长的路面断开,然后振动停止了几分钟,最后又发生新的振动,将残留的桥面全