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15.1:振荡前奏

我们从简单的摆锤和弹簧系统开始研究振荡。 尽管这些系统可能看起来很基本,但所涉及的概念有许多现实生活中的应用。 例如,位于宾夕法尼亚州费城的康卡斯特大厦高约 305 米(1000 英尺)。 当建筑物建造得更高时,它们可以起到倒置的物理摆锤的作用,顶层会因地震活动和风的波动而振荡。 在康卡斯特大厦中,使用了调谐质量的阻尼器来减少振荡。 建筑物顶部安装了一个经过调整的液柱质量阻尼器,由一个 300,000 加仑的水库组成。 这款 U 形水箱允许水以与建筑物自然频率相匹配的频率自由振动。 阻尼是通过使用挡板调整流动水中的湍流水平来提供的。

图 a 是宾夕法尼亚州费城康卡斯特大厦的照片,这是一座非常高的建筑。 图 b 显示了液柱阻尼器。 阻尼器是建筑物顶部的一罐液体。 储罐的两端都是垂直立柱,储罐和立柱之间有挡板。 液体在连接室中水平移动,朝与建筑物运动相反的方向移动,穿过挡板,然后在柱子中垂直移动。
1:(a)位于宾夕法尼亚州费城的康卡斯特大厦隐约可见天际线之上,高约305米(1000英尺)。 在这个高度上,由于地震活动和风的波动,顶层可能会来回摆动。 (b) 上面显示的是安装在康卡斯特顶部的经过调整的液柱质量阻尼器的示意图,该阻尼器由一个30万加仑的储水器组成,用于减少振荡。