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散熱風扇葉片背后的物理現(xiàn)象

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散熱風扇葉片背后的物理現(xiàn)象

發(fā)布日期:2023-07-04 作者: 點擊:

采購散熱風扇的人可能會發(fā)現(xiàn)一個很有規(guī)律的現(xiàn)象——散熱風扇葉片的數(shù)量不管是3片,5片還是11片,往往都是為奇數(shù)的。


這是因為如果散熱風扇的葉片數(shù)量為偶數(shù)時,并形成對稱排列方式的話,會使得風扇自身的平衡性難以調(diào)整。


其實最大的原因還是為了減少共振。扇葉的絕對平衡是不存在的,當散熱風扇在高速運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生更多的共振,長時間運轉(zhuǎn)會導致扇葉無法承受共振產(chǎn)生的疲勞,最終可能出現(xiàn)扇葉斷裂等情況。


有人會覺得扇葉斷裂這有點過于夸張,其實你太小看共振現(xiàn)象的破壞性了,下面就來舉幾個例子。


1.科學試驗


美國發(fā)明家特斯拉:用一件共振器,就能把地球一裂為二!他來到華爾街,爬上一座尚未竣工的鋼骨結(jié)構(gòu)樓房,從大衣口袋里掏出一件小物品,把它夾在其中一根鋼梁上,然后按動上面的一個小鈕。數(shù)分鐘后,可以感覺到這根鋼梁在顫抖。慢慢地,顫抖的強度開始增加。延伸到整座樓房。最后,整個鋼骨結(jié)構(gòu)開始吱吱嘎嘎地發(fā)出響聲,并且搖擺晃動起來。驚恐萬分的鋼架工人以為建筑出現(xiàn)了問題,甚至是鬧地震了,于是紛紛慌忙地從高架上逃到地面。眼見事情越鬧越大,他覺得這個惡作劇該收場了,于是,把那件小物品收了回來,然后從一個地下通道悄悄地溜了,留下工地上的那些驚魂未定、莫名其妙的工人。


“小物品”便是一個共振器??梢灶A(yù)見,若是他把這個小物品再開上那么十來分鐘,這座建筑物準會轟然倒地。這件共振器的威力主要在于它能發(fā)出各種頻率的波,這些不同頻率的波作用于不同的物體,就能夠相應(yīng)地產(chǎn)生出一種共振波,當這種共振波達到一定程度時,就能使物體被摧毀。


2.橋梁倒塌


18世紀中葉,法國昂熱市一座102米長的大橋上有一隊士兵經(jīng)過。當他們在指揮官的口令下邁著整齊的步伐過橋時,橋梁突然斷裂,造成226名官兵和行人喪生。


19世紀初,一隊拿破侖士兵在指揮官的口令下,邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐,通過法國昂熱市一座大橋??熳叩綐蛑虚g時,橋梁突然發(fā)生強烈的顫動并且最終斷裂坍塌,造成許多官兵和市民落入水中喪生。后經(jīng)調(diào)查,造成這次慘劇的罪魁禍首,正是共振!


因為大隊士兵齊步走時,產(chǎn)生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致,使橋的振動加強,當它的振幅達到最大限度直至超過橋梁的抗壓力時,橋就斷裂了。類似的事件還發(fā)生在俄國和美國等地。


3.自然災(zāi)害


也是由于共振的力量,巨大的冰川能被“溫柔”的海洋波濤給拍裂開。甚至于美國阿拉斯加李杜牙灣經(jīng)常出現(xiàn)的高達上百米的巨浪,也是由于共振在其中發(fā)揮了很大的“推波助瀾”的作用。因為共振在這個海灣“作威作?!睂嵲谑翘珔柡α耍栽S多航海人對這個海灣都是“敬”而遠之。


給人類帶來重大傷亡和財產(chǎn)損失的地震,其中亦有共振的“幢幢魔影”:當?shù)貧だ锏哪骋话鍓K發(fā)生斷裂時,產(chǎn)生的波動頻率傳到地面上,與建筑物產(chǎn)生強烈的共振,于是,就造成了屋毀人亡的慘劇。


還有持續(xù)發(fā)出的某種頻率的聲音會使玻璃杯破碎。


某種頻率的聲音或者振動,可引起山頂?shù)姆e雪的共振,頃刻之間造成一場大雪崩。


共振的破壞性是可怕的,到了今天,人類對付共振危害的方法更是多種多樣和更加先進。


例如,對隔音要求很高的地方,常常采用加裝一些海綿、塑料泡沫或布簾的辦法,使聲音的頻率在碰到這些柔軟的物體時,不能與它們產(chǎn)生共振,而是被它們吸收掉。


對付噪音,人們發(fā)明了一種消聲器,它是由開有許多小孔的孔板和空腔所構(gòu)成,當傳來的噪聲頻率與消聲器的固有頻率相同時,就會跟小孔內(nèi)空氣柱產(chǎn)生劇烈共振。這樣,相當一部分噪聲能在共振時被“吞吃”掉,而且還能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄磉M行使用。


為了減少共振對建筑、橋梁的危害,一種當受到?jīng)_擊時,可以使產(chǎn)生的振動很快衰減,增加阻尼的裝置也應(yīng)運而生,即阻尼器。


共振是十分普遍的自然現(xiàn)象,幾乎在物理學的各個分支學科和許多交叉學科中以及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域中都可以觀察到它,都有應(yīng)用(無線電臺、建筑行業(yè)、微波技術(shù)、音樂領(lǐng)域、醫(yī)療及科學研究等領(lǐng)域)。


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