11.5外力作用下的振动.ppt

1、,第十一章 机械振动,第5节：外力作用下的振动,新课标高中物理选修34,振动物体不受任何阻力的影响，只在回复力（振动系统的内部相互作用）作用下所作的振动，称为自由振动（固有振动）。,【复习】,弹簧振子的周期：,单摆的周期：,由振动系统本身决定,固有周期：固有振动的周期,固有频率：固有振动的频率,简谐运动的能量,思考：在弹簧振子和单摆所做的简谐运动中,1、什么形式的能量在相互转化？,2、机械能是否守恒，为什么？,振动系统的能量取决于振幅,弹簧振子和单摆所做是一种等幅振动,如果振动系统受到外力作用，如何运动？,振动物体同时受到回复力和阻力作用,阻尼：消耗振动系统能量的原因。,（阻尼）,振动系统因克

2、服摩擦力或其它阻力做功，而使振动能量（振幅）逐渐减小。,2、阻尼振动的图像,一、阻尼振动,1、阻尼振动：,振幅逐渐减小的振动,【说明】,（1）在阻尼振动中，振幅随时间在逐渐减小。,（2）振动系统受到的阻尼越大，振幅减小的越快，振动停下来也越快。阻尼过大时，系统将不能发生振动。阻尼越小，振幅减小的越慢。,（3）物体做阻尼振动时频率不变。,（4）阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动,（5）实际的自由振动是阻尼振动,振幅不变的振动叫做 无阻尼振动,二、受迫振动,2、驱动力: 这种周期性的外力。,1、受迫振动: 物体在周期性的外力作用下的振动。,受迫振动实例：,跳板在人走

3、过时发生的振动,机器底座在机器运转时发生的振动,听到声音时耳膜的振动,电磁打点计时器的振针所做的振动,（1）受迫振动稳定时的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。,3、受迫振动的特点,（2）当驱动力的频率和物体的固有频率相等的时候，受迫振动的振幅最大，与固有频率相差越大，振幅越小。,三、共振,1、共振实验：,演示一,演示二,2、共振：在受迫振动中，驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。,3、共振曲线：,图象特点,f驱= f固时，振幅有最大值,f驱与 f固差别越大时，振幅越小,4、共振现象,（1）共鸣：声音的共振现象,（2）鱼洗：,（3）其它共振现象：,洗

4、衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈。,微波炉加热原理,四、共振的应用与防止,测量发动机转速的转速计,共振筛,发动机的转速计原理图,1、共振的应用,在需要利用共振现象时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；,如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_r/min，a、b、c、d此时振动频率为_。,3600,60Hz,在需要防

5、止共振发生时，应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、共振的防止,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。,1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌,军队过桥随步走，火车过桥慢行,轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向,机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动 物体底座加防振垫.,AB两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为 4f，若它们在3f的驱动力作用下做受迫振动（ ）。,振子A的振幅较大，振动频率为f 振子B的振幅较大，振动频率为3f 振子A的振幅较大，振动频率为3f 振子A的振幅较大，振动频率为4f,B,【练 习】,汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是2S，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都是相距8米，汽车行驶速度多大时，车身上下颠簸最剧烈？,【练 习】,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