阻尼振動受迫振動

1、 1.4 阻尼振動 受迫振動阻尼振動：振幅逐漸減小阻尼振動：振幅逐漸減小的振動叫做的振動叫做阻尼振動阻尼振動注：注：a a、振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快阻尼越大，振幅減小得越快 b b、物體做阻尼振動時頻率不變。物體做阻尼振動時頻率不變。 c c、阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振阻尼振動若在一段不太長的時間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動 d d、 阻尼振動的頻率仍由自身結(jié)構(gòu)決定，阻尼振動的頻率仍由自身結(jié)構(gòu)決定，并不會隨振幅的減小而變化。并不會隨振幅的減小而變化。系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力

2、，只在系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動，稱為自身回復(fù)力作用下的振動，稱為自由振動自由振動又叫做又叫做無阻尼振動。無阻尼振動。自由振動的頻率，叫做系統(tǒng)的自由振動的頻率，叫做系統(tǒng)的固有頻率固有頻率思考：思考： 用什么方法才能得到持續(xù)的振動呢？用什么方法才能得到持續(xù)的振動呢？受迫振動受迫振動 1 1、驅(qū)動力、驅(qū)動力: :如果用周期如果用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，性的外力作用于振動系統(tǒng)，補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗，使補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動下去，系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動下去，這種周期性的外力叫做這種周期性的外力叫做驅(qū)驅(qū)動力。動力。 2 2、 受迫振動受迫振動: : 系統(tǒng)

3、在系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動叫做驅(qū)動力作用下的振動叫做受迫振動受迫振動。 請舉出你所知道的受迫振動的例子請舉出你所知道的受迫振動的例子受迫振動的頻率跟什么有關(guān)呢受迫振動的頻率跟什么有關(guān)呢?受迫振動實例：受迫振動實例：跳板在人走過時發(fā)生的振動跳板在人走過時發(fā)生的振動機(jī)器底座在機(jī)器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動機(jī)器底座在機(jī)器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動 聽到聲音時耳膜的振動聽到聲音時耳膜的振動 電磁打點計時器的振針?biāo)龅恼駝与姶糯螯c計時器的振針?biāo)龅恼駝虞喆叫袝r要看波浪的撞擊方向而改變速度和方向輪船航行時要看波浪的撞擊方向而改變速度和方向機(jī)器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者機(jī)器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者在振動在振動

4、物體底座加防振墊物體底座加防振墊. 洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機(jī)洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機(jī)由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來，在這個過程中，洗衣機(jī)的振動劇烈程度有變化，其過程中，洗衣機(jī)的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。中有一陣子最劇烈，試分析這一現(xiàn)象。 結(jié)論1： 物體做受迫振動時，物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)率無關(guān)但物體做受迫振動的振幅是否與物體的但物體做受迫振動的振幅是否與物體的固有頻率有聯(lián)系呢固有頻率有聯(lián)系呢?觀察思考共

5、振共振 結(jié)論結(jié)論2：受迫振動中，受迫振動中， 驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。大；驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。共振共振驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。動的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。橫軸：表示驅(qū)動力的頻率橫軸：表示驅(qū)動力的頻率縱軸：表示受迫振動的振幅縱軸：表示受迫振動的振幅圖象的意義：圖象的意義：f驅(qū)驅(qū)= f固固時，振幅有最大值時，振幅有最大值f驅(qū)驅(qū)與與 f固固差別越大時，振幅越小差別越大時，振幅越小

6、聲音的共鳴聲音的共鳴實驗演示聲音的共振現(xiàn)象共鳴箱共鳴箱音叉下面所裝的空箱共振的應(yīng)用和防止共振的應(yīng)用和防止測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計共振篩共振篩共振的應(yīng)用共振的應(yīng)用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速計原理圖發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速計原理圖生活中的共振現(xiàn)象生活中的共振現(xiàn)象 美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招美國有一農(nóng)場農(nóng)婦，習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時，居呼丈夫回家吃飯，可當(dāng)她有一次吹笛時，居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原將果

7、樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)因，還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。生劇烈共振而死亡。共振的防止共振的防止軍隊過橋隨步走，火車過橋慢行軍隊過橋隨步走，火車過橋慢行 1940 1940年，美國的全長年，美國的全長860860米的塔柯姆大橋因大米的塔柯姆大橋因大風(fēng)而塌毀風(fēng)而塌毀 微波爐加熱原理微波爐加熱原理: :食物中水分子的振動頻率約為食物中水分子的振動頻率約為2500MHz 2500MHz ，具有，具有大致相同頻率的電磁波稱為大致相同頻率的電磁波稱為 “微波微波” 。微波。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，爐加熱食品時，爐內(nèi)

8、產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，使食物中的使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅，從而使食物的溫度迅速升高。速升高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。極大地提高了加熱效率。 共振的防止和應(yīng)用共振的防止和應(yīng)用1 1、防止、防止 使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同不同，而且相差越大越好而且相差越大越好。2 2、應(yīng)用、應(yīng)用 使驅(qū)動力的頻率使驅(qū)動力的頻率接近接近或或等于等于振動物體的振動物體的固有頻率。固有頻率。為什么：登山運動員登山時嚴(yán)禁

9、大聲喊叫為什么：登山運動員登山時嚴(yán)禁大聲喊叫?因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振而引起雪崩，其后果十分嚴(yán)重。相吻合，就會因共振而引起雪崩，其后果十分嚴(yán)重。振動類型項振動類型項目目自由振動自由振動受迫振動受迫振動共振共振受力情況受力情況回復(fù)力回復(fù)力周期性驅(qū)周期性驅(qū)動力動力作用作用周期性驅(qū)周期性驅(qū)動力作用動力作用振動周期振動周期或頻率或頻率由系統(tǒng)本身由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，性質(zhì)決定，即固有周期即固有周期或固有頻率或固有頻率由驅(qū)動力的周由驅(qū)動力的周期或頻率決定，期或頻率決定，即即TT驅(qū)驅(qū)或或ff驅(qū)驅(qū)T驅(qū)驅(qū)T固固或或f驅(qū)驅(qū)f固固振

10、動能量振動能量振動物體的振動物體的機(jī)械能不變機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供的物體提供振動物體獲得振動物體獲得的能量最大的能量最大常見例子常見例子彈簧振子或彈簧振子或單擺單擺(5)機(jī)械工作時底機(jī)械工作時底座發(fā)生的振動座發(fā)生的振動共振篩、聲音共振篩、聲音的共鳴等的共鳴等小結(jié)小結(jié)2、受迫振動：、受迫振動：物體在物體在周期性驅(qū)動力周期性驅(qū)動力作用下的振動。作用下的振動。 物體做受迫振動時，物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。3、共振、共振: 當(dāng)當(dāng)驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率跟物體的跟物體的固有頻率固

11、有頻率相等時，相等時，受迫振動的受迫振動的振幅最大振幅最大，這種現(xiàn)象叫，這種現(xiàn)象叫共振共振。 1、阻尼振動：、阻尼振動：振幅振幅(能量能量)逐漸減小的振動。逐漸減小的振動。A、利用利用共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f接近或等于振動接近或等于振動物體的固有頻率物體的固有頻率f0B、防止防止共振時：應(yīng)使共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率驅(qū)動力的頻率f與物體的固有與物體的固有頻率頻率f0不同，而且不同，而且相差越大相差越大越好越好例例1 1：如圖，如圖，A A球振動后，通過水平細(xì)繩迫使球振動后，通過水平細(xì)繩迫使B B、C C振振動，下面說法中正確的是（動，下面說法中正確的是（ ）A A、只有

12、、只有A A、C C振動周期相等振動周期相等 B B、A A、B B、C C的振幅一樣大的振幅一樣大C C、C C的振幅比的振幅比B B的振幅大的振幅大D D、A A、B B、C C的振動周期相等的振動周期相等ABC2m4m2mCDCD例例2 2：支持列車車廂的彈簧固有頻率為支持列車車廂的彈簧固有頻率為2Hz2Hz，若列車，若列車行駛在每根長為行駛在每根長為12.5m12.5m的鐵軌連成的鐵道上，則當(dāng)?shù)蔫F軌連成的鐵道上，則當(dāng)列車運行速度多大時，車廂振動的劇烈程度最大？列車運行速度多大時，車廂振動的劇烈程度最大？（ 25m/s )例例3：關(guān)關(guān)于受迫振動，以下說法中正確的是于受迫振動，以下說法中正

13、確的是(BD)A是在一恒力作用下的振動是在一恒力作用下的振動B振動頻率可能大于或小于系統(tǒng)的固有頻率振動頻率可能大于或小于系統(tǒng)的固有頻率C振動頻率一定等于固有頻率振動頻率一定等于固有頻率D振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率例例4：關(guān)于共振的防止和利用，應(yīng)做到（：關(guān)于共振的防止和利用，應(yīng)做到（ ） A、利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振、利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率動物體的固有頻率 B、利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率大于或小于振、利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率大于或小于振動物體的固有頻率動物體的固有頻率 C、防止共振危害時，應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率接

14、近、防止共振危害時，應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率或等于振動物體的固有頻率 D、防止共振危害時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離振動、防止共振危害時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離振動物體的固有頻率物體的固有頻率AD1、下列說法中正確的是（、下列說法中正確的是（ ）A、某物體做自由振動時，其振動頻率與振幅無關(guān)、某物體做自由振動時，其振動頻率與振幅無關(guān)B、某物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無、某物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān)關(guān)C、某物體發(fā)生共振時的頻率就是其自由振動的頻率、某物體發(fā)生共振時的頻率就是其自由振動的頻率D、某物體發(fā)生共振時的振動就是無阻尼振動、某物體發(fā)生共振時的振動就是

15、無阻尼振動ABC2、實際的振動系統(tǒng)做阻尼振動時，它的（、實際的振動系統(tǒng)做阻尼振動時，它的（ ） A、周期越來越小、周期越來越小 B、位移越來越小、位移越來越小 C、振幅越來越小、振幅越來越小 D、機(jī)械能越來越小、機(jī)械能越來越小CD3 3、把、把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個電動一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上裝一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這就做成了偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這就做成了一個共振篩。不開電動機(jī)讓這個篩子自由振動時，完成一個共振篩。不開電動機(jī)讓這個篩子自由振動時，完成20次全振動用次全振動用15s；在某電壓下，電動偏心輪的轉(zhuǎn)速是；在某電壓下，電動

16、偏心輪的轉(zhuǎn)速是88r/min。已知增大電動偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提。已知增大電動偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提高，而增加篩子的總質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。為高，而增加篩子的總質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是（使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是（ ） A. .降低輸入電壓降低輸入電壓 B. .提高輸入電壓提高輸入電壓 C. .增加篩子質(zhì)量增加篩子質(zhì)量 D. .減小篩子質(zhì)量減小篩子質(zhì)量 AD 4 4、如圖所示，在曲軸、如圖所示，在曲軸A A上懸掛一個彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)上懸掛一個彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動把手動把手B B而用手拉振子，放手后讓其上下振動，其作而用手拉振子

17、，放手后讓其上下振動，其作3030次全振動所用的時間是次全振動所用的時間是15s.15s.如果勻速轉(zhuǎn)動把手，彈簧振如果勻速轉(zhuǎn)動把手，彈簧振子也可上下振動子也可上下振動. .若把手以若把手以30r/min30r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)彈簧振子的振動穩(wěn)定后，它的振動周期為彈簧振子的振動穩(wěn)定后，它的振動周期為 s.s.25 5、如圖，表示兩個單擺、如圖，表示兩個單擺m m、M M懸掛到一根鋼絲上，原來它們懸掛到一根鋼絲上，原來它們都靜止，今使都靜止，今使m m偏離平衡位置一個小角度，釋放后偏離平衡位置一個小角度，釋放后m m做簡諧運做簡諧運動的方向在垂直于紙面的豎直平面里，對動的方向在垂直于紙面的豎直平面里，對M M此后的運動情況，此后的運動情況，下列說法正確的是（）下列說法正確的是（）A A、M M仍靜止仍靜止B B、M M將做受迫振動，周期為將做受迫振動，周期為22C C、M M將做受迫振動，周期為將做受迫振動，周期為22D D、M M能發(fā)生共振能發(fā)生共振IgLgmMlLB6.6.如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有 a