沒有碰觸卻開始鳴響！？音叉告訴我們的「共振」奧祕與建築物搖晃的原理
我是科學教練桑子研。逐工攏是做實驗的日子。
這裡有兩支相對擺佇面前的音叉。阮只敲其中一支，隨即用手共伊按牢，予聲音停止。
照理講應該已經歸片靜悄悄，毋過奇怪的是，耳仔猶是聽會著聲音。這个看起來有淡薄神奇的現象後壁，其實藏著佮地震搖動高樓大廈相仝的物理原理。先來看這段影片吧！
音叉會「應聲」的神奇現象
先準備兩支頻率完全相仝的音叉。敲其中一支發出聲音了後，馬上用手共伊按牢停止振動。按呢了後，你會發現另外一支音叉明明無人敲，竟然開始振動，閣發出聲音。
毋過，若是佇另外一支音叉頂頭加一粒細細的重錘，予伊的固有頻率產生一點仔變化，仝款的實驗就完全無效果。感覺親像你咧講話，對方煞完全無聽著仝款。
啥物是「固有頻率」？
欲了解這个現象，關鍵就是「固有頻率」這个概念。
逐種物體攏有一個家己上愛振動、嘛上容易振動的頻率。想一下仔盪鞦韆就知影。若是你推的節奏佮鞦韆自然擺動的節奏完全配合，就算出力無大，鞦韆嘛會愈盪愈懸。反過來講，若是時間點無合，無論你推偌大力，效果攏有限。
鞦韆上容易振動的節奏，就是伊的固有頻率。
音叉嘛是仝款的道理。受著敲擊的音叉會振動空氣，產生音波。當音波的頻率恰恰好佮另外一支音叉的固有頻率一致的時陣，能量就會真有效率地傳過去。雖然無直接接觸，另外一支音叉嘛會開始振動。
這種現象就叫做「共振（共鳴）」。
共振其實佇咱生活四界攏有
共振並毋是實驗室內底才看會著的現象。
譬如講，咱佇浴室抑是沖浴間唱歌的時陣，聲音感覺特別洪亮，就是因為共振發揮作用。房間的形狀佮大小會決定啥款音高較容易產生回響。若是你的聲音接近彼个頻率，聲波互相加強，聽起來就會較大聲。
各種樂器嘛真巧妙地利用共振。吉他的弦振動了後，木製琴身會跟著共振，進一步放大聲音。若是單靠琴弦本身振動，是無法度產生彼種豐富閣溫暖的音色。
甚至收音機、電視選台的原理嘛仝款。透過調整電路予伊符合特定頻率，就會當特別有效率地接收彼个頻率的電波。
換句話講，共振其實一直活躍佇現代通訊科技的核心當中。
搖動高樓的「看袂著的共振」
接落來，咱共尺度放大幾若千倍來看。
2011年的東日本大地震發生的時陣，距離震央大約350公里外的東京新宿，高樓群出現持續緩慢搖晃的現象。這種搖動佮震央附近劇烈的地震感受完全無仝，是一種慢慢仔、搖真久的特殊震動。
造成這種現象的原因，就是共振。
地震波傳播長長的距離了後，其中有一種週期真長、搖動真慢的波，叫做「長週期地震動」。若是這種搖動的頻率剛好佮高樓的固有頻率一致，就會引起共振。
一般來講，樓愈懸，固有頻率愈低，也就是愈容易慢慢仔搖。超高層建築的固有頻率可能長達幾秒鐘到十幾秒鐘，因此特別容易佮長週期地震動互相配合，產生明顯的共振現象。
細細支音叉的實驗，竟然會當佮兩百公尺高的大樓搖晃連結做伙，這就是物理學迷人的所在。
「配合」抑是「錯開」——人類的智慧
共振若運用得宜，是真強大的助手；若控制無好，嘛有可能造成嚴重災害。
現代的高樓大廈裡面，通常攏設有專門對付共振的設備。其中一種叫做「制振阻尼器」。工程師會佇建築物內部設置大型重錘，當大樓開始搖晃的時陣，重錘會朝相反方向移動，吸收振動能量，減少建築物的晃動。
東京真濟超高層大樓攏採用這種技術。
仔細想看覓，這其實佮音叉頂頭加重錘、故意改變固有頻率的想法完全仝款。面對自然界強大的力量，人類發展出兩種方法：一種是利用共振，另外一種是避免共振。
看起來簡單的音叉實驗，其實深深連結著建築工程、通訊科技、音樂藝術，甚至防災技術。這就是科學真正有趣的所在。
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