第四节阻尼振动-受迫振动讲解课件.ppt
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- 第四 阻尼 振动 讲解 课件
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1、4.阻尼振动 受迫振动 荡起来的秋千如果不用力就很快停下荡起来的秋千如果不用力就很快停下来来;用力拨动一下琴弦声音很快消失。用力拨动一下琴弦声音很快消失。这些振动系统的能量是如何变化的呢?这些振动系统的能量是如何变化的呢?P13P13活动活动:如图所示如图所示,在鼓皮上放几颗米粒在鼓皮上放几颗米粒,猛猛敲一下鼓敲一下鼓,观察米粒在鼓皮上的运动。观察米粒在鼓皮上的运动。一、阻尼振动1 1阻力:运动物体所受到的阻碍它运动的力阻力:运动物体所受到的阻碍它运动的力两类:两类:(1 1)摩擦阻力)摩擦阻力(摩擦阻力摩擦阻力,介质阻力的作用介质阻力的作用)(2 2)辐射阻力)辐射阻力(例如音叉发声时例如音
2、叉发声时,一部分机械一部分机械能随波辐射到周围空间能随波辐射到周围空间,导致音叉振幅不断减导致音叉振幅不断减小小)。2 2阻尼作用:使系统能量耗损的因素。阻尼作用:使系统能量耗损的因素。5.5.阻尼振动时的周期和频率不变阻尼振动时的周期和频率不变,这是因为周这是因为周期和频率与振幅无关期和频率与振幅无关 因有阻尼作用因有阻尼作用,系统的机械能损失系统的机械能损失.振幅的振幅的大小反映系统机械能的大小大小反映系统机械能的大小,当机械能减少时当机械能减少时,就表现出振动的振幅减小就表现出振动的振幅减小,因此我们看到振幅因此我们看到振幅逐渐减小的振动是受到阻尼作用而引起的。逐渐减小的振动是受到阻尼作
3、用而引起的。这种这种1831年,一队骑兵通过曼彻斯特附近一座便桥时,致使桥断裂(如图所示)用一台声波发生器向一玻璃酒杯发生频率连续变化的声波,某一时刻,酒杯突然破裂(如图所示)思考讨论 怎样解释上述物理现象?二、振动的分类1.物体的振动按能量是否存在损失分 阻尼振动(减幅振动)无阻尼振动(等幅振动)2.按振动的成因分自由振动受迫振动-受到阻力作用-不受阻力作用-不受动力作用-受到动力作用自由振动自由振动:给振动系统一定能量给振动系统一定能量,物体就在自己物体就在自己的弹力或重力的弹力或重力(回复力回复力)作用下振动起来作用下振动起来,而不需而不需要其他外力的推动要其他外力的推动,这样的振动叫做
4、自由振动。这样的振动叫做自由振动。例如:把弹簧振子或单摆拉离平衡位置后松手,弹簧振子的振动就是自由振动.单摆振动起来后,偏角会逐渐减小,经足够长的时间最终会停下来,只是振幅减小得很慢,在一段不太长的时间内看不出明显的变化.(自由振动可能是等幅振动也可能是减幅振动)注意:自由振动(阻尼振动、无阻尼振动)的周期与频率都与振幅无关。三、受迫振动一般情况下的振动因为受到阻力,最终都要停下来,那么怎样才能使振动持续下去呢?1、驱动力:加在振动系统上的使系统能持续振动下去的周期性外力,叫做驱动力.2、受迫振动:系统在驱动力作用下的振动,叫做受迫振动。3、驱动力的作用:对振动系统做功,为振动系统补充能量4、
5、受迫振动中机械能不守恒、受迫振动中机械能不守恒 受迫振动中驱动力做功是为了补偿因阻尼作用而损失的机械能.故受迫振动在一个周期内每时每刻的机械能都在减少,因此机械能不守恒P14观察思考:利用如图所示的装置,向下拉动钩码,然后放手,观察钩码振动的周期。钩码静止,匀速地转动把手,观察钩码振动周期和手转动把手的周期。手以较小的速度转动把手,钩码振动周期变小了吗?由观察到的现象分析受迫振动的周期与驱动力周期的关系。5、物体在外力驱动下振动时,振动稳定后的频率等于外力驱动的频率即即f受受=f驱驱,跟物体的固有频率没有关系。匀速地转动把手,把手给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动。把手转动的周期就是驱动力的
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