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受迫振动 共振
选择性必修一
CONTENTS
目录
1
固有振动
2
阻尼振动
3
受迫振动
4
共振
01
固有振动
固有振动
通过对弹簧振子及单摆的研究，我们知道弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定，我们把这种振动称为固有振动。
固有振动的频率称为固有频率
固有振动的周期称为固有周期
振动系统不受外力作用
系统内部的相互作用力提供回复力
振幅不变，机械能守恒
其固有周期、固有频率由系统本身的性质决定
固有振动特点
固有振动
02
阻尼振动
阻尼振动
简谐振动是振幅保持不变，称为等幅振动。
由于实际的振动系统都会受到摩擦力、粘滞力等阻碍作用，振幅将逐渐减小，这种振动称为阻尼振动。
阻尼振动
① 振动系统受到摩擦阻力，机械能转化为内能。
如：单摆受空气阻力
如：音叉发声，能量通过空气向四周传播
② 振动系统引起周围质点振动，使能量向四周传播，系统自身机械能减小。
振动系统能量衰减的两种方式
振动系统克服阻尼做功，消耗机械能
振幅逐渐减小
阻尼振动特点
阻尼振动
振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快
振动系统受到的阻尼过大时，系统将不能发生振动。
振幅减小的快慢跟阻尼大小有关
03
受迫振动
受迫振动
驱动力：
作用在振动系统上的周期性外力
受迫振动：
系统在驱动力作用下的振动
生活中的受迫振动：乐器、扬声器纸盆的振动、机器底座在机器运转时发生振动
怎样才能产生持续的振动呢？
振动系统受到周期性的外力，来补充系统机械能的损耗
受迫振动达到稳定后的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
受迫振动特点
受迫振动
04
共振
共振
在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？
共振
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
当驱动力频率 f 等于系统的固有频率 f0 时，受迫振动的振幅最大，这种现象称为共振。
共振的条件：f驱 = f0
共振
不同长度的钢片安装在同一个支架上，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，固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振。
转速计原理图
大风作用下桥面发生共振，导致大幅度振动，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌 。
共振的应用
共振的防止
共振的利弊
感谢聆听
主讲人 2023

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