受迫振动共振.doc

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1、受迫振动共振受迫振动共振受迫振动 阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能得到持续的周期性振动呢？最简单的办法是用周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统持续地振动下去这种周期性的外力叫做驱动力驱动力，物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动受迫振动跳板在人走过时发生的振动，机器底座在机器运转时发生的振动，都是受迫振动的实例受迫振动的频率跟什么有关呢？电子课文电子课文实验实验我们用图 9-29 所示的装置研究这个问题匀速地转动把手时，把手给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动这个驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的用不同的转速匀速地转动把手，可以看到，振子做受迫振动的周期

2、总等于驱动力的周期实验表明，物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱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，跟物体的固有频率没有关系力的频率，跟物体的固有频率没有关系共振共振 虽然物体做受迫振动的频率跟物体的固有频率无关，但是当驱动力的频率接近系统的固有频率或与固有频率相差很大时，振动的情况却大为不同下面我们用图 9-30 所示的装置研究这个问题电子课文电子课文实验实验如图 9-30 所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中 A、 B、 C 的摆长相等当 A 摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动这个驱动力的频率等于 A 摆的频率其他各摆的固有频率决

3、定于摆长实验表明：固有频率跟驱动力频率相等的 B 摆和 C 摆，振幅最大；固有频率跟驱动力频率相差最大的 D 摆，振幅最小图 9-31 的曲线表示受迫振动的振幅 A 与驱动力的频率 f 的关系可以看出：驱动力的频率 f 等于振动物体的固有频率 f时，振幅最大；驱动力的频率 f 跟固有频率 f相差越大，振幅越小驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振这种现象叫做共振声音的共鸣声音的共鸣电子课文电子课文实验实验如图 9-32 所示，取两个频率相同的音叉 A 和 B，相隔不远并排放在桌上，打击音叉 A 的叉股，使它发

4、声过一会儿，用手按住音叉 A 的叉股，使它停止发声，可以听到没有被敲响的音叉 B 发出了声音如果在音叉 B 的叉股上套上一个套管，改变音叉 B 的固有频率，重做上面的实验实验，就听不到音叉 B 发出的声音了音叉 A 的叉股被敲时产生振动，在空气中激起声波，声波传到音叉 B，给音叉 B 以周期性的驱动力，这两个音叉的频率相同，所以这个周期性的驱动力的频率等于音叉 B 的固有频率，于是音叉 B 发生共振，发出声音声音的共振现象通常叫做共鸣改变音叉 B 的固有频率，就不会发生共鸣了音叉下面所装的空箱，叫做共鸣箱，音叉发声时，共鸣箱发生共鸣，可以使音叉的声音增强图 9-36 实验实验中两个音叉间振动的

5、传播，主要也是通过共鸣箱来实现的共振的应用和防止共振的应用和防止 共振现象有许多应用把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用来制成测量发动机转速的转速计使转速计与开动着的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振，有显著的振幅从刻度上读出这个钢片的固有频率，就可以知道机器的转速共振筛(图 9-33)是利用共振现象制成的把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛偏心轮在发动机的带动下发生转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有显著的振幅，提高了筛除杂物的效率在某些情况下，

6、共振也可能造成损害军队或火车过桥时，整齐的步伐或车轮对铁轨接头处的撞击会对桥梁产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近桥梁的固有频率，就可能使桥梁的振幅显著增大，致使桥梁断裂因此，部队过桥要用便步，以免产生周期性的驱动力火车过桥要慢开，使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆这时可以改变轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇摆的固有频率机器运转时，零部件的运动(如活塞的运动、轮的转动)会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器或支持物受到损坏这时要采取措施，如调节机器的转速，使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致同样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器振动的频率范围之内总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好本书第一册绪言的图 0-2，介绍一个用声音将酒杯震碎的实验，想一想，用什么办法能做出这个实验共振共振如图 9-35 所示，将一条细绳紧绕在两个桌子腿之间，绳上拴 45 个长度不等的单摆按课文图 9-26 所述实验，自已动手做一做，体会一下共振的含义