2.6受迫振动+共振 课件 (共19张PPT)

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2.6 受迫振动 共振
第二章 机械振动
“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？
一、简谐运动
物体的振动周期与频率由振动物体本身的性质决定，与振幅无关。
弹簧振子：
单摆：
均为理想化模型
一、固有振动
固有振动：振动系统在在没有外力干预的情况下，
仅在自身结构影响下的振动；
固有周期(频率)：由自身结构所决定的周期T0(f0)
均为理想化模型
思考：现实生活中是否存在固有振动？
振动中的能量会损失，机械能会减小
若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
1.阻尼振动：
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。
生活中的实际的振动一定有空气阻力，
故一定是阻尼振动
一、固有振动
机械能转化为内能
思考：现实生活中是否存在固有振动？
振动中的能量会损失，机械能会减小
若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
1.阻尼振动：
振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。
一、固有振动
生活中的实际的振动一定有空气阻力，
故一定是阻尼振动
机械能转化为旁边介质的机械能
2.阻尼振动的图像
3.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。
振动中的能量会损失
二、阻尼振动
思考：阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！
T
T
T
二、阻尼振动
单摆：
振动中的能量会损失
简谐运动 阻尼振动
产生条件 理想模型，不受阻力
受到阻力作用
振幅 不变 减小
频率 由系统本身决定 频率不变
振动图像
二、阻尼振动
简谐运动与阻尼振动的比较
用周期性的外力作用于振动系统，
补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？
二、阻尼振动
1.驱动力：
周期性作用于振动系统的外力叫做驱动力。
2.受迫振动：
系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
3.受迫振动的特点：
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
三、受迫振动
结论：
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率相差越大，振幅越小。
观察与思考：哪个摆球的振幅最大？
三、受迫振动
1.定义：驱动力的频率f 等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
2.共振曲线：
3.受迫振动的规律
f驱 = f固 时，振幅有最大值；
f驱 与 f固 差别越大时，振幅越小。
四、共振现象
四、共振现象
利用共振：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振：应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。
1940年，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。
四、共振现象
1831年，一队骑兵通过一座石桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行。
四、共振现象
四、共振现象
微波炉加热原理：食物中水分子的振动频率约为2500MHz。微波炉加热食品时，炉内产生大致相同频率的电磁波，也称为 “微波”。使食物中的水分子做受迫振动，
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的整体加热，极大地提高了加热效率。
四、共振现象
四、共振现象
四、共振现象