大家好呀，许久未见
唯物君又来啦！
这一期唯物君又为大家准备了
有趣的小实验
在实验开始前
请小伙伴们先看一段小视频
01
大厦需要阻尼器的原因
这个白色的在摇晃着的东西
是什么呢?
简单来说
它可以帮助像上海中心大厦这样的
摩天大楼
在风中站的更稳
让楼里的人们更有安全感
小伙伴们可能会想
摩天大楼不都是用
非常坚固的材料修建的吗？
风能吹动这样的大楼吗？
实际上，地面上的微风到了 300 米的高度，风速能达到数十米每秒。风的作用可使摩天大楼每平方米承受 8 公斤的力，使大楼摆动幅度达到一米！这种摆动下，如果唯物君在楼里，虽然知道楼没事，但唯物君还是好害怕。
更严重的是，风绕过摩天大楼时，会在大楼后面形成不对称的漩涡。漩涡从大楼两边交替脱落时，左一下，右一下，会使大楼受到一个周期性的力，引起大楼振动。当风达到某一程度，大楼可能会发生共振。这种情况下，大楼的晃动幅度会越来越大，甚至倒塌。
因此，上海中心大厦、广州塔等许多高层建筑还额外安装了风阻尼器，来减弱大楼的晃动。
有的小伙伴可能会想
这个东西真的有这么大的作用吗？
不信的话
看看唯物君接下来的实验吧
02
实验
1.实验器材
空瓶、电池、绳子、电吹风
2.实验步骤
第一步：给瓶盖穿孔。
第二步：用绳子将重物绑住，作为我们的“慧眼”阻尼器。
第三步：将绳的另一头穿过瓶盖。然后打一个死结，将绳子的一端固定住。
第四步：将阻尼器放进瓶中。我们的“上海中心大厦”就大功告成啦！（唯物君把每个步骤都告诉小伙伴们了，是不是非常简单呀，大家快动起手来和我一起做吧!）
第五步：将一个空瓶和装有阻尼器的空瓶并排放置。用电吹风模拟“台风”吹向两座大厦，用手摇托盘的方式模拟地震。
如视频所示，没有安装阻尼器的“大厦”在“台风”的作用下轻易的吹倒了，而安装了阻尼器的“上海中心大厦”在“台风”的攻击下稳如泰山。即便唯物君增大了风力，“上海中心大厦”仍旧不会被吹倒。
在阻尼器的帮助下，这种大厦不仅可以硬刚台风，还能和“地震”掰一掰手腕。如视频所示，安装有阻尼器的“大厦”很难被震倒。
3.实验原理
上海中心大厦中的“慧眼”阻尼器本质上是一种调谐质量阻尼器。其核心是一个大质量块，这个质量块的惯性是其功能的关键。上海中心大厦的风阻尼器质量为1000吨(相当于200多头大象)，台北101大厦的风阻尼器为660吨(相当于100多头大象)。
调谐质量阻尼器
根据牛顿第二定律，物体的加速度与其所受的力成正比，与其质量成反比，因此，较大的质量块会在振动中产生显著的反作用力，以抑制结构的运动。
阻尼器的设计原则是使其自振频率与待控制结构的振动频率（如风引起的振动）相匹配。当建筑物在风的作用下晃动时，风阻尼器会像钟摆一样运动，风把能量传给建筑物，建筑物又把能量传给质量块，质量块会以与大楼相反的方向晃动。质量块与建筑物之间的液压缸通过摩擦等方式将机械能转化为热量释放，因此建筑物的稳定性得以保持。（是不是很神奇呀）
03
其他的阻尼器
另一位“护楼使者”
——科学的外形
减少摩天大楼摇晃的方法有很多
唯物君这就向大家
再介绍一位
我们最容易发现的“护楼使者”
——科学的外形
1.上海中心大厦
上海中心大厦的外形设计
纳入了空气动力学的考虑
利用不对称形体、锥形建筑轮廓
和圆角设计
使吹在建筑上的风力减少了1/4
2.乐天世界大厦
韩国首尔的乐天世界大厦
它的顶部楼层使用了
一种斜交网络桁架结构
来分散风力作用
上海中心大厦 乐天世界大厦
今天的分享就到这里
感谢小伙伴们的观看
唯物实验室，我们下期见！
部分图片来源于网络
参考来源：
1.上海中心大厦是如何抗风的？
https://www.zhihu.com/question/36711417/answer/2020994983utm_campaign=shareopn&utm_medium=social&utm_psn=1830563563342786561&utm_source=wechat_session
2.台风启动上海中心大厦“镇楼神器”，如何用孩子能听懂的话解释风阻尼器的工作原理？为什么大楼不被风吹晃？
https://www.zhihu.com/question/475005891/answer/2020437428utm_campaign=shareopn&utm_medium=social&utm_psn=1830563486201155584&utm_source=wechat_session
3.为什么上海中心大厦的“慧眼”阻尼器能硬刚14级台风？
文案 / 朱婧
摄影 / 朱婧
剪辑 / 朱婧
编辑 / 朱婧 王樱燕 钟佳莹
责任编辑 / 周静
审核 / 高霏
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