Map of Mind Log★脈絡地圖

摘錄自：振動知多少？
什麼是自然頻率？

每一個結構系統都有它的自然頻率，而且是固定不變的，但這個頻率會因為結構形狀、尺寸、材料性質，甚至結構邊界狀態而有所差異。鐘擺就是利用左右擺動的周期來計時，透過鐘擺長度及鐘擺頭質量的適當設計，可以使得鐘擺的周期恰好是 1 秒。

可以做一個簡單的物理實驗，以一根細線吊著一個已知質量的物體，讓物體自由地左右擺盪，記錄一次振動的時間，並且試著調整細線的長度，觀察其振動周期的變化。應該可以發現，細線的長度愈長，它的振動周期愈長。因為頻率是振動周期的倒數，所以細線愈長它的自然頻率就愈低。事實上，線單擺的自然頻率與線長度的平方根成反比。

同樣的線單擺實驗，可以在相同的細線長度下做不同位移振幅的擺動，並記錄其振動周期，如果振幅不太大，可以發現振動周期不會隨著位移振幅不同而有差異。細線長度固定，則其線單擺的自然頻率與振動周期也就維持不變。

為什麼鞦韆會愈盪愈高？

每個人都有盪鞦韆的經驗，鞦韆要盪得高，就要順勢在每一個下降的瞬間使力盪。小朋友在還沒有掌握到要領前，常會因為時間點掌握不好而盪不高。其實盪鞦韆要盪得高，就是利用共振的原理。當結構受外力作用時，若外力的「施力頻率」，或稱「激振頻率」，與結構的自然頻率相等或相近，就會使它的結構有「振 動大」的現象，稱為「共振」。

鞦韆本身就像一個單擺系統，也有它的自然頻率，鞦韆要盪得高，使力的時間點要掌握得剛好，當施力頻率與擺盪頻率相等或相近時，就會使鞦韆盪得高。 也可以說盪鞦韆時的「施力周期」與鞦韆的擺盪周期相等或相近時，就會使鞦韆盪得高。對盪鞦韆而言，這個共振現象是好的，因為要盪得高。但是對一般的機器而言，共振現象的發生大都是造成機器或結構破壞的主要原因，因此通常都要儘量避免。