《简谐振动中的能量和受迫振动精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简谐振动中的能量和受迫振动精选文档.ppt（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、简谐振动中的能量和受简谐振动中的能量和受迫振动迫振动本讲稿第一页，共十八页(1)(1)、在振动时，弹簧振子在平衡位置、在振动时，弹簧振子在平衡位置的动能最大，势能为零的动能最大，势能为零(2)(2)、弹簧振子偏离平衡位置到最大时，、弹簧振子偏离平衡位置到最大时，动能为零，势能最大动能为零，势能最大()、在弹簧振子的振动过程中，只有弹、在弹簧振子的振动过程中，只有弹簧弹力做功，所以总机械能守恒（不考簧弹力做功，所以总机械能守恒（不考虑空气阻力）虑空气阻力）一、简谐运动的能量一、简谐运动的能量1 1、水平振动的弹簧振子的能量、水平振动的弹簧振子的能量本讲稿第二页，共十八页2 2、单摆振动时的能量、
2、单摆振动时的能量n n如如图图A AO O回回复复力力做做正正功功（重重力力做做正正功功），重重力力势势能能减减少少，动动能能增增加加，到到O O时时，动动能能最最大大，势势能能最最小小；O OB B，回回复复力力做做负负功功，动动能能减减小小，势势能能增增加加，到到达达B B时时，动动能能为为零零，势势能能最最大大，同同理理可可分分析析，之之后后过过程程中中能能量量的的转转化化情况情况n n在在此此过过程程中中，因因为为只只有有重重力力做做功，所以总机械能不变功，所以总机械能不变本讲稿第三页，共十八页3 3、竖直弹簧振子的振动能量、竖直弹簧振子的振动能量n n沿沿竖竖直直方方向向振振动动的的
3、弹弹簧簧振振子子：通通过过回回复复力力（重重力力和和弹弹簧簧弹弹力力的的合合力力）做做功功，动动能能和和势势能能（包包括括重重力力势势能能、弹弹性性势势能能）间间相相互互转转化化n n 在在此此过过程程中中，因因为为只只有有重重力力和和弹弹簧簧弹弹力力做做功功，所以总机械能不变所以总机械能不变本讲稿第四页，共十八页1 1、简简谐谐运运动动中中，通通过过回回复复力力做做功功，动动能能和和势势能能间间相相互互转转化化，总总机机械械能能保保持持不不变变2 2、振振动动势势能能可可以以为为重重力力势势能能（例例如如单单摆摆），可可以以是是弹弹性性势势能能（例例如如水水平平方方向向振振动动的的弹弹簧簧振
4、振子子），也也可可以以是是重重力力势势能能和和弹弹性性势势能能之之和和（例例如如沿沿竖竖直直方方向向振振动动的的弹弹簧簧振振子子），我我们们约约定定振振动动势势能能是是以以平平衡衡位位置为零势能位置置为零势能位置因此：本讲稿第五页，共十八页因此：因此：3 3、简简谐谐运运动动中中的的能能量量跟跟振振幅幅有有关关，振振幅幅越越大，振动的能量越大大，振动的能量越大4 4、振振子子或或单单摆摆振振动动起起来来之之后后，由由于于是是简简谐谐运运动动，所所以以能能量量守守恒恒，此此后后它它的的振振幅幅将将保持不变保持不变.5 5、简简谐谐运运动动是是理理想想化化的的振振动动，振振动动过过程程中中系系统的
5、能量守恒统的能量守恒.本讲稿第六页，共十八页二、阻尼振动二、阻尼振动本讲稿第七页，共十八页 动画演示的是实际振动情况：动画演示的是实际振动情况：1、实实际际的的振振动动与与理理想想化化的的振振动动不不同同，由由于于振振动动过过程程中中要要克克服服阻阻力力做做功功，将将一一部部分分机机械械能能转转化化为为其其他他形形式式的的能能量量，导导致致振振动动的的总总能能量量不不断断减减小小，即即振振幅幅不断减小不断减小本讲稿第八页，共十八页2、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动叫做、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动阻尼振动，也叫减幅振动，也叫减幅振动3、振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼、振幅减小的
6、快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快越大，振幅减小得越快4、阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没、阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动有明显的减小，可认为是等幅振动本讲稿第九页，共十八页三、受迫振动三、受迫振动本讲稿第十页，共十八页实验表明：实验表明：物体在外力驱动下振动时，物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于外力振动稳定后的频率等于外力驱动的频率，跟物体的固有驱动的频率，跟物体的固有频率没有关系频率没有关系.在实际振动中，为了不因阻尼的存在在实际振动中，为了不因阻尼的存在而使振动停止，我们通常给系统加一个周而使振动停止，我们通常给系统加一个周期
7、性的外力，来补偿系统的能量损失，使期性的外力，来补偿系统的能量损失，使系统持续的振动下去，这种周期性的外力系统持续的振动下去，这种周期性的外力叫叫驱动力驱动力，物体在外界驱动力作用下的振，物体在外界驱动力作用下的振动叫动叫受迫振动受迫振动本讲稿第十一页，共十八页四、四、共振：下面就是一个共振共振：下面就是一个共振n19401940年，年，Tacoma NarrowsTacoma Narrows大桥在建大桥在建成后的成后的4 4个月就因风共振而倒塌个月就因风共振而倒塌 。本讲稿第十二页，共十八页实验表明：实验表明：n n受受迫迫振振动动的的频频率率与与物物体体的的固固有有频频率率无无关关，但但是
8、是如如果果驱驱动动力力的的频频率率接接近近或或等等于于物物体体的的固固有有频频率率时时，振振动动物物体体的的振振幅幅将达到最大将达到最大.共振共振本讲稿第十三页，共十八页由共振曲线可知道：由共振曲线可知道：n n当当驱驱动动力力频频率率等等于于物物体体固固有有频频率率时时，物物体体振振幅幅最最大大，驱驱动动力力频频率率与与固固有有频频率率相相差差越越大，物体的振幅越小大，物体的振幅越小.n n驱驱动动力力的的频频率率接接近近物物体体的的固固有有频频率率时时，受受迫振动的振幅最大，这种现象叫做迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振共振.本讲稿第十四页，共十八页四、共振的应用和防止四、共振的应用和防止共振的应用：共振的应用：1 1、共振筛、共振筛本讲稿第十五页，共十八页2 2、共鸣箱（在乐器上用的比较多）、共鸣箱（在乐器上用的比较多）本讲稿第十六页，共十八页共振的危害:1 1、军队或火车过桥时要放慢速度或便步走、军队或火车过桥时要放慢速度或便步走.2 2、机器运转时为了防止共振要调节转速、机器运转时为了防止共振要调节转速3 3、在振动物体底座加防振垫、在振动物体底座加防振垫4 4、装修剧场、房屋时使用吸声材料等、装修剧场、房屋时使用吸声材料等大桥若共振的话大桥若共振的话!本讲稿第十七页，共十八页本讲稿第十八页，共十八页