阻尼振动 受迫振动

1、1.4 阻尼振动 受迫振动向睿一、阻尼振动一、阻尼振动 如图1-4-1所示，在鼓皮上放几颗米粒，猛敲一下鼓，观察米粒在鼓皮上的运动. 猛敲一下鼓皮，开始时鼓声很大，随后迅速变弱.在鼓皮上放一些米粒，开始时它跳动的幅度很大，随着鼓声变弱，米粒跳动的幅度变小.由此可知，鼓皮振动的振幅变小了.这是振动的鼓皮受到阻力的缘故.弹簧振子和单摆在振动过程中振幅总会不断减小，这是因为它们不可避免地要受到摩擦力等阻力的作用. 系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动，称为自由振动自由振动，又叫做无阻尼振动. 自由振动的频率，叫做系统的固有频率固有频率.固有频率由系统本身的特征决定. 系统在振

2、动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝，振动能量逐渐转变为其他能量，这种振动叫做阻尼振阻尼振动动.图1-4-2(a)(b)分别是自由振动和阻尼振动的振动图像.图1-4-2越来越小越来越小恒定恒定思考思考讨论讨论： 用什么方法才能得到持续的振动呢？用什么方法才能得到持续的振动呢？请思考请思考受迫振动的频率跟什么有关呢受迫振动的频率跟什么有关呢? ?受迫振动实例：受迫振动实例：1.收音机喇叭纸盘的振动2.钟表的摆动3.洗衣机工作时即可的振动4.跳板在人走过时发生的振动5.机器底座在机器运转时发生的振动6.听到声音时耳膜的振动7.电磁打点计时器的振针所做的振动.实验表明：实验表明：物体物体做受迫振动时

3、做受迫振动时，振动稳定后的，振动稳定后的频率总频率总等于等于驱动力的驱动力的频率频率，跟物体的固有频率没有关系，跟物体的固有频率没有关系. .受迫振动物体：受迫振动物体：驱TT 驱ff 三、共振三、共振 如图1-4-4所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B、C的摆长相等.以A摆为驱动摆，让A摆振动，观察其余各摆做受迫振动的振幅.思考以下问题： 你认为驱动力频率与固有频率满足什么关系，才能使受迫振动的振幅最大？ 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招美国有一农场农妇，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

4、地而死，惊讶之余，她到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。的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。生活中的共振现象生活中的共振现象四、共振的应用和防止四、共振的应用和防止军队过桥便步走，火车过桥慢行军队过桥便步走，火车过桥慢行 18311831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。，由于马蹄节奏整齐，桥

5、梁发生共振而断裂。共共振振筛筛声音的共鸣声音的共鸣声音的共振现象共鸣箱共鸣箱音叉下面所装的空箱微波炉加热原理微波炉加热原理: : 食物中水分子的振动频率约为食物中水分子的振动频率约为250025000 0MHz MHz ，具有，具有大致相同频率的电磁波称为大致相同频率的电磁波称为 “微波微波” 。微波炉加。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能化为内能，从而使食物的温度迅速升高。，从而使食物的温度迅速升高。微波加热微波加热是对物体内部的整体加

6、热，极大地提高了加热效率。是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。 洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机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，其中有一阵中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵子最剧烈子最剧烈。 唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的，闻讯特去求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的，闻

7、讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。几下，乐器便再也不会自动作响了。 1 1、防止、防止 使驱动力的频率与物体的固有频率使驱动力的频率与物体的固有频率不同不同，而且相差越大越好而且相差越大越好。2 2、应用、应用 使驱动力的频率使驱动力的频率接近接近振动物体的固有频振动物体的固有频率。率。为什么：登山运动员登山时严禁大声

8、喊叫为什么：登山运动员登山时严禁大声喊叫? 因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十分严重。分严重。（1 1）军队、火车过桥时要放慢速度）军队、火车过桥时要放慢速度. .（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等）装修剧场、房屋时使用吸声材料等等1、如下图所示，五个摆球悬挂于同一根绷紧的水平绳上，如下图所示，五个摆球悬挂于同一根绷

9、紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它振动后带动其它摆振动，下列结论是摆球质量较大的摆，让它振动后带动其它摆振动，下列结论正确的是正确的是: A.其它摆的振动周期与其它摆的振动周期与A摆相同摆相同 B.其它各摆的振幅都相同其它各摆的振幅都相同 C.其它各摆的振幅不同，其它各摆的振幅不同，E摆的振幅最大摆的振幅最大 D. 其它各摆的振动周期不同，其它各摆的振动周期不同，D摆的周期最大摆的周期最大DAECB（ AD ）拓展训练拓展训练2、支持列车车厢的弹簧固有频率为支持列车车厢的弹簧固有频率为2Hz2Hz，若列车行驶在每根长为若列车行驶在每根长为12.5m12.5m的铁轨连成的的铁轨连成的铁道上

10、，则当列车运行速度多大时，车厢铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢振动的剧烈程度最大？振动的剧烈程度最大？（g=10m/s2）10m/s3、关于受迫振动，以下说法中正确的是关于受迫振动，以下说法中正确的是( ( ) )A是在一恒力作用下的振动是在一恒力作用下的振动B振动频率可能大于或小于系统的固有频率振动频率可能大于或小于系统的固有频率C振动频率一定等于固有频率振动频率一定等于固有频率D振动频率一定等于驱动力的频率振动频率一定等于驱动力的频率4、关于共振的防止和利用，应做到（、关于共振的防止和利用，应做到（ ） A、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的、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固有频率 B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率固有频率 C、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率动物体的固有频率 D、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率有频率BDBD5 5、如图所示，在曲轴如图所示，在曲轴A A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手手B B而用手拉振子，放手后让其上下振动，其作而