每到台風肆虐的季節，在高樓林立的城市之中就時常能夠看到一種令人忐忑不安的景觀，那就是在風中搖擺的大樓。

高樓會(hui) 晃動，這是人盡皆知的事情，但當我們(men) 看到大樓出現肉眼可見的晃動時，還是難免心生憂慮，大樓會(hui) 被風吹倒嗎？當然會(hui) 。鋼筋水泥構築的大樓難道還禁不住風吹？大樓之所以會(hui) 被風吹倒，並不是因為(wei) 風力有多麽(me) 強勁，而是因為(wei) 一種物理現象，共振。

任何處於(yu) 振動之中的物體(ti) 都存在著一個(ge) 固有頻率，比如左右擺動的小球以及上下振動的彈簧，在沒有外力作用的情況之下，它們(men) 屬於(yu) 一種自由振動狀態。如果我們(men) 為(wei) 自由振動狀態的物體(ti) 加入一個(ge) 外力，那麽(me) 此時它就會(hui) 進入一種受迫振動的狀態，我們(men) 所施加的這個(ge) 外力也是有一個(ge) 頻率的，如果外力的頻率與(yu) 振動物體(ti) 的固有頻率趨於(yu) 一致，那麽(me) 物體(ti) 的振動就會(hui) 變得十分劇烈，這就是共振。

外力的頻率是大還是小並不重要，隻要它的頻率與(yu) 物體(ti) 振動的固有頻率趨於(yu) 一致，就會(hui) 導致物體(ti) 振動變得十分劇烈。

以秋千為(wei) 例，當秋千蕩回至最高點，即將轉而向下時，我們(men) 推它一下，它就會(hui) 蕩得更高，這就是我們(men) 所施加的驅動力與(yu) 秋千擺蕩的固有頻率趨於(yu) 一致的結果。反之，如果秋千從(cong) 對麵高速蕩回的途中，我們(men) 奮力一推，無論我們(men) 用多大的勁，秋千不但不會(hui) 蕩得更高，反而擺蕩幅度會(hui) 變小，甚至戛然而止。

對於(yu) 大樓而言，風力就是外來的驅動力，當風的頻率與(yu) 大樓擺動的頻率趨於(yu) 一致時，就形成了共振，此時大樓就會(hui) 晃得特別厲害，如果是高聳入雲(yun) 的摩天大樓，則極有可能轟然倒塌。

既然共振如此可怕，世界上那麽(me) 多的摩天大樓是如何做到在風中屹立不倒的呢？因為(wei) 它們(men) 擁有定樓神器。

到底是什麽(me) 樣的定樓神器能夠幫助大樓應對共振呢，其中有著怎樣的科學原理呢？共振會(hui) 導致強烈的振動，而世界上沒有無緣無故的振動，有振動就必然有能量，所以從(cong) 本質上來講，是風給大樓提供了動能，大樓接收了動能，自然就要晃動，這是無可避免的。所以要想讓大樓不晃，就得把從(cong) 風那裏接收而來的動能給別人，怎麽(me) 給別人呢？

1909年科學家弗拉姆發現了一個(ge) 現象，就是為(wei) 一個(ge) 振動物體(ti) 再增加一個(ge) 頻率相同的振動物體(ti) 後，此時施加一個(ge) 與(yu) 它們(men) 頻率相等的外部驅動力，非但不會(hui) 產(chan) 生共振，且對原本的振動物體(ti) 會(hui) 不產(chan) 生任何影響。比如我們(men) 在一個(ge) 秋千的下方再增加一個(ge) 秋千，讓它們(men) 以相同的頻率擺蕩，此時我們(men) 以與(yu) 秋千擺蕩相同的頻率去推，發生共振導致擺蕩幅度增大的隻有下方增加的秋千，而原本的秋千不會(hui) 受到影響。

弗拉姆的發現為(wei) 定樓神器的發明奠定了基礎，但這個(ge) 發現距離定樓神器的真正發明還有一定距離，因為(wei) 在增加一個(ge) 振動物體(ti) 後，雖然能夠消除原有的共振，但卻會(hui) 在於(yu) 原本振動頻率不一致的兩(liang) 個(ge) 地方出現兩(liang) 個(ge) 新增的共振點。

風的頻率是無法確定的，所以隻要有共振點的存在，就無法消除大樓被風吹倒的危險。後來，經過研究，科學家們(men) 發現，隻要增大新增物體(ti) 的銜接強度，就能夠減小共振的威力，這是因為(wei) ，銜接強度增加之後，就等於(yu) 新增物體(ti) 的擺動阻力增加了，而阻力會(hui) 消耗動能，如此便有效減小了共振的威力，至此，定樓神器正式誕生，它就是“風阻尼器”。

風阻尼器的結構是這樣的：在摩天大樓的內(nei) 部懸掛一個(ge) 巨大的金屬球，摩天大樓的質量和結構強度都是已知的，所以就可以計算出大樓擺動的固有頻率，之後隻需要確定懸掛的長度，就可以讓這個(ge) 金屬球的擺動頻率與(yu) 大樓的固有頻率趨於(yu) 一致。

之後就是為(wei) 這個(ge) 金屬球增加阻力，一般是通過在金屬球的下方增加阻尼杆的方式來實現的。這就是一個(ge) 完整的風阻尼器。當外部風力與(yu) 大樓的擺動頻率趨於(yu) 一致的時候，原本被大樓所接收的動能會(hui) 傳(chuan) 給風阻尼器，由於(yu) 阻尼杆的存在，動能被大量消耗，所以風阻尼器和大樓的擺動都處於(yu) 一種可以接受的範圍之內(nei) ，這就是摩天大樓能夠屹立不倒的原因所在。摩天大樓之中的風阻尼器是非常巨大的，因為(wei) 它至少要達到大樓質量的百分之一才能夠起效，所以一般大樓中的風阻尼器都重達數百噸，有些甚至可以達到上千噸，一般需要五六層樓的高度才可以容納的下。很多摩天大樓頂部的風阻尼器區域是開放的，有機會(hui) 我們(men) 可以親(qin) 身去感受一下。


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