外力作用下的振动
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(共21张PPT)
第十一章 机械振动
第5节 外力作用下的振动
振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
复习
演示:弹簧振子的运动
现象：振幅逐渐减小的振动
1、定义：振幅越来越小的振动
一、阻尼振动
振动系统不受外力作用的振动
2、固有振动：
固有周期：固有振动的周期
固有频率：固有振动的频率
问题：
为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？
由于振动物体要克服阻尼的作用做功，系统的机械 能逐渐减小，故振动的振幅也逐渐减小。
思考：
用什么方法才能得到持续的振动呢？
用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
二、受迫振动
1、驱动力：作用在振动物体上的周期性外力
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
请举出你所知道的受迫振动的例子
受迫振动的频率跟什么有关呢
受迫振动实例：
①跳板在人走过时发生的振动
②机器底座在机器运转时发生的振动
③听到声音时耳膜的振动
④电磁打点计时器的振针所做的振动
实验研究
结论1：
物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
物体做受迫振动的频率由驱动力的频率决定，跟物体的固有频率无关，但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢
实验研究
结论2：
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。
三、共振
驱动力的频率等于物体的固有频率时，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
图象的意义：
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
声音的共鸣
实验演示
——声音的共振现象
共鸣箱
————音叉下面所装的空箱
共振的应用和防止
①测量发动机转速的转速计
②共振筛
共振的应用
发动机的转速计原理图
生活中的共振现象
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。
共振的防止
①军队过桥随步走，火车过桥慢行
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁
②轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向
③机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动 物体底座加防振垫.
洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈，试分析这一现象。
结论3：
利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振时，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．
巩固练习
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_________r/min，a、b、c、d此时振动频率为___________。
3600
60Hz
2.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同
B.a 摆摆动周期最短
C.c摆摆动周期最长
D.c摆振幅最大
A
小结
1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
2、物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于
驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
3、驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫
振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
4、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于
振动物体的固有频率；
防止共振时，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．
第十一章 机械振动
第5节 外力作用下的振动
振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
复习
演示:弹簧振子的运动
现象：振幅逐渐减小的振动
1、定义：振幅越来越小的振动
一、阻尼振动
振动系统不受外力作用的振动
2、固有振动：
固有周期：固有振动的周期
固有频率：固有振动的频率
问题：
为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？
由于振动物体要克服阻尼的作用做功，系统的机械 能逐渐减小，故振动的振幅也逐渐减小。
思考：
用什么方法才能得到持续的振动呢？
用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
二、受迫振动
1、驱动力：作用在振动物体上的周期性外力
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
请举出你所知道的受迫振动的例子
受迫振动的频率跟什么有关呢
受迫振动实例：
①跳板在人走过时发生的振动
②机器底座在机器运转时发生的振动
③听到声音时耳膜的振动
④电磁打点计时器的振针所做的振动
实验研究
结论1：
物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
物体做受迫振动的频率由驱动力的频率决定，跟物体的固有频率无关，但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢
实验研究
结论2：
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。
三、共振
驱动力的频率等于物体的固有频率时，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
图象的意义：
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
声音的共鸣
实验演示
——声音的共振现象
共鸣箱
————音叉下面所装的空箱
共振的应用和防止
①测量发动机转速的转速计
②共振筛
共振的应用
发动机的转速计原理图
生活中的共振现象
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。
共振的防止
①军队过桥随步走，火车过桥慢行
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风而塌毁
②轮船航行时要看波浪的撞击方向而改变速度和方向
③机器运转时为了防止共振要调节转速或者在振动 物体底座加防振垫.
洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈，试分析这一现象。
结论3：
利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振时，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．
巩固练习
1. 如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_________r/min，a、b、c、d此时振动频率为___________。
3600
60Hz
2.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同
B.a 摆摆动周期最短
C.c摆摆动周期最长
D.c摆振幅最大
A
小结
1、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
2、物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于
驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
3、驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫
振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
4、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于
振动物体的固有频率；
防止共振时，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．