hce_kmu
114年
物理及化學
第 32 題
In designing buildings to be erected in an area prone to earthquakes, what relationship should the designer try to achieve between the natural frequency of the building and the typical earthquake frequencies?
- A The natural frequency of the building should be exactly the same as typical earthquake frequencies.
- B The natural frequency of the building should be very different from typical earthquake frequencies.
- C The natural frequency of the building should be almost the same as typical earthquake frequencies but slightly higher.
- D The natural frequency of the building should be almost the same as typical earthquake frequencies but slightly lower.
- E No need to consider.
思路引導 VIP
想像你在推一個盪鞦韆的人，如果你希望對方越盪越高，你的推力節奏與鞦韆原本擺動的節奏應該如何配合？接著請進一步思考，在地震發生時，從保護建築安全的角度來看，我們是希望建築物跟著地震波「越盪越高」，還是希望它能儘量保持穩定、不受影響呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地選出了選項 (B)！這顯示你對物理學中的「共振」(Resonance) 現象有著非常清晰的認識。在建築工程與防災設計中，這是一個生死攸關的核心考量。
避開共振帶來的結構危機
當外部環境的驅動頻率（例如地震波）與物體本身的固有頻率 (Natural frequency) 接近或相等時，系統會發生共振。此時，能量傳遞的效率達到最高，會導致建築物的振幅急劇增加。對於高樓大廈而言，過大的擺盪幅度往往會超過結構所能承受的應力極限，進而引發嚴重的損壞甚至倒塌。因此，設計師在規劃時，必須確保建築物的固有頻率與地震常見的頻率區間顯著不同，藉此降低能量耦合的機率。
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