共振的深层原理是什么呢?我们回到这个例子:宫、角属于古代五音,而五音共有:角、徵(zhǐ)、宫、商、羽五种,它们分别代表了不同的频率,频率可以理解为振动次数。
也就是说不同的弦振动次数不一样,所以它们发出的声音也不同,这种振动次数跟弦本身的物理性质有关,也被称作物体的固有频率。
为何拨动一弦另一屋的也会跟着响起来呢?原因是当物体的固有频率跟强迫振动的频率相吻合后,另一方也会跟着振动起来。这里的强迫振动,就是另一房间内的弦振动引起的空气振动。
如果这个例子不好理解,我们以荡秋千为例。
荡秋千也是一种共振现象,如果推秋千时,不按照秋千摆动的节奏来推,秋千就越荡越慢,甚至停下来,当掌握节奏,在荡到最高时推秋千,它就会越摆越高。换言之,当秋千本身节奏和外界推动节奏一致时,振动(摆动)的幅度就越来越大,这就是共振现象。
二、上千名学生集体跑步会跑塌楼吗?开头例子中桥塌,就是因为士兵行走产生的振动,跟大桥本身的固有频率一致后,大桥振动幅度加剧,最终超过结构的承受能力,最终崩塌。然而事实上,这也是很多故事忽略的细节:共振只是桥塌的原因之一。
经过调查,安格斯吊桥的主吊缆存在腐蚀,当时还是雷暴天气,风也成了助推手之一,所以吊缆在共振作用下最终断裂,酿成惨剧。
类似的,英国的布劳顿吊桥有螺栓出现故障,而且英军在过桥时,发现桥在振动后,第一时间感到的不是恐慌,而是有趣,有人还高兴的吹口哨,甚至故意向着步伐一致的方向踩踏,最后自食其果,掉进河里。