外力作用下振动(2).ppt
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1、外力作用下的振动(2)第一张,PPT共三十六页,创作于2022年6月1.1.单摆的理想化模型:单摆的理想化模型:在在细线细线的一端拴上一个的一端拴上一个小球小球,另一端,另一端固定固定在在悬点上,如果线的悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略不计伸缩和质量可以忽略不计,球,球的的直径比线长短得多。直径比线长短得多。2.2.单摆运动的性质:单摆运动的性质:在摆角在摆角 5 5的条件下,单摆的振动可看的条件下,单摆的振动可看作作简谐振动简谐振动。4.4.单摆振动的周期公式单摆振动的周期公式 单摆周期与单摆周期与摆长摆长和和重力加速度重力加速度有关有关,与振幅和与振幅和质量无关。质量无关。复习回顾复习回
2、顾第二张,PPT共三十六页,创作于2022年6月振动的能量与振幅有关,振动的能量与振幅有关,振幅振幅越大,振动的能量越大越大,振动的能量越大4.简谐运动中动能和势能在发生相简谐运动中动能和势能在发生相互转化,但机械能的总量保持不变,互转化,但机械能的总量保持不变,即即机械能守恒机械能守恒。第三张,PPT共三十六页,创作于2022年6月定义:振动系统不受外力的作用,定义:振动系统不受外力的作用,此时的振动叫做此时的振动叫做固有振动固有振动,其振动频,其振动频率称为率称为固有频率固有频率。条件:条件:在振动方向只受回复力作用在振动方向只受回复力作用能量:能量:机械能守恒机械能守恒图像:图像:振幅不
3、变振幅不变 现实生活中是否存在简谐运动?现实生活中是否存在简谐运动?一、固有周期和固有频率一、固有周期和固有频率第四张,PPT共三十六页,创作于2022年6月演示的是实际振动情况:演示的是实际振动情况:当系统受到阻力的作用时,当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了阻尼。我们说振动受到了阻尼。l条件:条件:受到阻力受到阻力l能量:能量:机械能转化为内能机械能转化为内能l图象:图象:振幅逐渐减小振幅逐渐减小第五张,PPT共三十六页,创作于2022年6月演示的实际振动情况:演示的实际振动情况:二、阻尼振动二、阻尼振动1.1.阻尼振动:振幅逐渐减小的振动阻尼振动:振幅逐渐减小的振动简谐运动是一个简谐
4、运动是一个等幅振动!等幅振动!2.2.阻尼振动的图象阻尼振动的图象3.3.振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得越振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得越快,阻尼过大时,系统将不能发生振动。快,阻尼过大时,系统将不能发生振动。4.4.实际的自由振动一定是阻尼振动实际的自由振动一定是阻尼振动第六张,PPT共三十六页,创作于2022年6月问题问题1 1:振幅减小的快慢与什么有关?:振幅减小的快慢与什么有关?振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关,阻尼越大,振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关,阻尼越大,振幅减小得越快振幅减小得越快问题问题2 2:物体在做阻尼振动时的周期或频率如何:物体在做阻尼振动时的周期或频率如何变化
5、?变化?物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的固有周物体做阻尼振动时周期频率不变。振动的固有周期、频率由自身的结构特点决定。期、频率由自身的结构特点决定。在实际问题中,阻尼振动若在一段不太长的时在实际问题中,阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小,可认为是间内振幅没有明显的减小,可认为是等幅振动等幅振动 第七张,PPT共三十六页,创作于2022年6月思考:思考:用什么方法才能得到持续用什么方法才能得到持续的振动呢?的振动呢?比如我们在荡秋千的时候,如何比如我们在荡秋千的时候,如何能让秋千一直摆动呢?能让秋千一直摆动呢?补偿!补偿!驱动力!驱动力!第八张,PPT共三十六页,创作于2022
6、年6月三、受迫振动三、受迫振动1 1、驱动力:、驱动力:作用在振动系统上的作用在振动系统上的周期性外力周期性外力2 2、受迫振动:、受迫振动:系统在驱动力作用下的振动系统在驱动力作用下的振动请举出你所知道的受迫振动的例子请举出你所知道的受迫振动的例子l条件:条件:受到阻力和驱动力受到阻力和驱动力l能量:能量:机械能转化为内能,其他能转化机械能转化为内能,其他能转化 为机械能为机械能第九张,PPT共三十六页,创作于2022年6月受迫振动的频率跟什么有关呢受迫振动的频率跟什么有关呢?受迫振动实例:受迫振动实例:跳板在人走过时发生的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机器底座在
7、机器运转时发生的振动听到声音时耳膜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电磁打点计时器的振针所做的振动思考:第十张,PPT共三十六页,创作于2022年6月3 3、受迫振动的特点:、受迫振动的特点:(1)(1)物体做受迫振动时,物体做受迫振动时,振动稳定振动稳定后的后的频率总等于驱动力的频率频率总等于驱动力的频率,与与系统的系统的固有频率无关固有频率无关。(2)2)但物体做受迫振动的振幅是但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢否与物体的固有频率有联系呢?第十一张,PPT共三十六页,创作于2022年6月实验研究第十二张,PPT共三十六页,创作于2022年6月 结论:结
8、论:受迫振动中,受迫振动中,驱动力的频率等于振动物体驱动力的频率等于振动物体的固有频率时,振幅最大;驱动力的频率跟固有频的固有频率时,振幅最大;驱动力的频率跟固有频率相差越大,振幅越小。率相差越大,振幅越小。横轴:表示驱动力的频率横轴:表示驱动力的频率纵轴:表示受迫振动的振幅纵轴:表示受迫振动的振幅图象的意义:图象的意义:f f驱驱=f=f固固时,振幅有时,振幅有最大最大值值f f驱驱与与 f f固固差别越大时,振幅越差别越大时,振幅越小小第十三张,PPT共三十六页,创作于2022年6月四、共四、共 振振1 1、定义:驱动力的频率等于系统的固有频率时,、定义:驱动力的频率等于系统的固有频率时,
9、受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。2 2、共振曲线、共振曲线图象特点图象特点f f驱驱=f=f固固时,振幅有最大值时,振幅有最大值f f驱驱与与 f f固固差别越大时,振幅越小差别越大时,振幅越小第十四张,PPT共三十六页,创作于2022年6月声音的共鸣声音的共鸣声音的共振现象共鸣箱共鸣箱音叉下面所装的空箱第十五张,PPT共三十六页,创作于2022年6月五、共振的应用和防止五、共振的应用和防止测量发动机转速的转速计测量发动机转速的转速计共振筛共振筛1.1.共振的应用共振的应用发动机的转速计原理图发动机的转速计原理图第十六张,PPT共三十六页,创作于20
10、22年6月微波炉加热原理:微波炉加热原理:食物中水分子的振动频率约为食物中水分子的振动频率约为2500MHz 2500MHz,具有大致相同频率的电磁波称为,具有大致相同频率的电磁波称为 “微波微波”。微波炉加热食品时,炉内产生很强。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,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。的整体加热,极大地提高了加热效率。第十七张,PPT共三十六页
11、,创作于2022年6月生活中的共振现象生活中的共振现象美国有一农场农妇,习惯于用吹笛的方式美国有一农场农妇,习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭,可当她有一次吹笛时,招呼丈夫回家吃饭,可当她有一次吹笛时,居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死,惊讶居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死,惊讶之余,她到自己的果园吹了几个小时,一下之余,她到自己的果园吹了几个小时,一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净,究其子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净,究其原因,还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏原因,还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。发生剧烈共振而死亡。第十八张,PPT共三十六页,创作于2022年6月军队过
12、桥便步走,火车过桥慢行军队过桥便步走,火车过桥慢行 18311831年,一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时,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。由于马蹄节奏整齐,桥梁发生共振而断裂。生活中的共振现象生活中的共振现象第十九张,PPT共三十六页,创作于2022年6月 19401940年,美国的全长年,美国的全长860860米的塔柯姆大桥米的塔柯姆大桥在在建成后的建成后的4 4个月就因风共振而倒塌个月就因风共振而倒塌 生活中的共振现象生活中的共振现象第二十张,PPT共三十六页,创作于2022年6月 1890 1890年,年,一艘名叫一艘名叫“马尔波罗号马
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