第4部分阻尼振动受迫振动.ppt
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1、第4节 阻尼振动 受迫振动,一、阻尼振动 1阻尼振动:系统在振动过程中受到阻力的作用,振动逐渐消逝,振动 逐步转变为其他能量,这种振动称为阻尼振动 2固有频率和固有周期:系统不受任何阻力,只在自身_作用下的振动,叫做自由振动,又叫做无阻尼振动无阻尼振动的频率叫做系统的固有频率,其周期叫做固有周期固有频率和固有周期是由 的特征决定的,能量,回复力,系统本身,阻尼振动的过程中,振幅不断的减小,那么振动的周期怎样变化? 提示:阻尼振动的周期不变,阻尼振动的周期属于固有周期,由系统本身决定,与振幅无关,二、受迫振动 1持续振动的获得:实际的振动由于阻尼作用最终要停下来,要维持系统的持续振动,办法是使
2、的外力作用于振动系统,外力对系统做功,补偿系统的 2驱动力:作用于振动系统的 的外力 3受迫振动:振动系统在 作用下的振动 4受迫振动的频率:做受迫振动的系统振动稳定后,其振动频率等于 的频率,与系统的 无关,周期性,能量损耗,周期性,驱动力,驱动力,固有频率,三、共振 1定义:驱动力的 等于振动物体的 时,受迫振动的 2条件:驱动力频率 系统的固有频率 3特征:共振时受迫振动的 最大 4共振曲线:如图所示,频率,固有频率,振幅最大,等于,振幅,5共振的应用与防止 (1)共振的应用 采用方法:在应用共振时,驱动力频率接近或等于振动系统的_ 实例:_ (2)共振的防止 采用方法:在防止共振时,驱
3、动力频率与系统的 相差越大越好 实例:部队过桥时用 ;火车过桥要 ;轮船航行时,改变航向或航速,固有频率,转速计,固有频率,便步,慢开,阻尼振动与自由振动的比较,没有阻尼的自由振动是一种理想情况,对于一个阻尼振动来说,如果阻尼比较小,且观察的时间不太长,观察时间段内看不出振幅有明显减小,此时就可以把这个振动当作无阻尼振动来处理,典例1 一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小下列说法正确的是( ) A机械能逐渐转化为其他形式的能 B后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 规范解答 单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功,
4、使机械能逐渐转化为内能,选项A和D对虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化,动能转化为势能时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,而势能转化为动能时,势能逐渐减小,动能逐渐增大,所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能),故选项B、C不对 答案 AD,1如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像,下列说法正确的是( ) A摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 B摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能 C摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能,解析:由于振幅逐渐减小,故摆球的机械能逐渐减小,选项C错,D对;由于A、B两
5、时刻摆球的位移相同,故在这两个时刻摆球相对于零势能点的高度相同,摆球质量不变,势能相同,B对;又由于A时刻的机械能大于B时刻的机械能,而A、B两时刻的势能相同,故A时刻的动能大于B时刻的动能,A错 答案:BD,自由振动、受迫振动和共振的比较,(1)受迫振动的振幅可以不变,但受迫振动的机械能是不守恒的; (2)共振是受迫振动中的一种现象,当驱动力的频率和振子的固有频率相等时,就会发生共振现象,典例2 铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,匀速运行的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动普通钢轨长为12
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