1.4阻尼振动和受迫振动教科版.ppt

1.4 阻尼振动 受迫振动,一.自由振动及其图象：,1、自由振动（无阻尼振动）:系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动称为自由振动。,2、自由振动的频率，叫做系统的固有频率。自由振动的周期叫做系统的固有周期。,弹簧振子：,单 摆：,固有周期和固有频率：由系统本身的特征决定，与振幅无关。,等幅振动,思考：,用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。,怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？,1、驱动力（又叫策动力）： 维持受迫振动的周期性外力,2、受迫振动： 物体在外界驱动力作用下的振动,三、受迫振动,物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。,三、受迫振动,3、规律：,三、受迫振动,物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大受迫振动的振幅越小。,受迫振动的振幅由什么决定呢？,1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。,生活中的共振现象,军队过桥便步走,火车过桥慢行,1940 年11月7日美国的全长860米的Tocama悬索桥因在建成后的4个月就因风共振而坍塌 。,生活中的共振现象,微波炉加热原理:食物中水分子的振动频率约为2500MHz ，具有大致相同频率的电磁波称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。,生活中的共振现象,声音的共振现象共鸣,生活中的共振现象,共振筛的原理示意图,生活中的共振现象,龙洗盆 古代用以盛水盥洗的器皿。传说是明朝开国皇帝朱元璋为不爱洗脸的独生子，召集全国的能工巧匠打制而成，为皇子的专用洗盆。后成为皇亲国戚、才子佳人赏玩之物（中央电视台中国一绝栏目曾介绍过），宫中奇宝，后来流落民间。若以手摩擦两耳得法，产生共振，即可泛起水花，景象十分别致，后成为一种民间娱乐用品。经现代振动与波的理论分析和实验研究，这是薄壳圆柱体自激振荡时的不同振型所致。 “龙洗”是我国著名文物之一, 现代工艺制作的仿品，在许多旅游景点均可见到, “龙洗”也称“金盆洗手”、“聚宝盆”，用青铜铸成。盆沿图案由回纹和龙纹构成，盆底有四条龙，盆沿有两只盆耳，倒了些清水到“龙洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆边的提耳，霎时间，铜盆便可以发出嗡嗡之声，其中盛的水便会起雾、震荡、溅起层层浪花，随着摩擦越来越快，水花也越冲越高，,生活中的共振现象,龙洗 盆,共振的防止和应用,1、防止,使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。,2、应用,使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。,为什么：登山运动员登山时严禁大声喊叫? 因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十分严重。,小结,2、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动。,物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。,3、共振: 当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。,1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动。,A、利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0,B、防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好,