阻尼振动和受迫振动经典

1、教师寄语既然选择了远方，便只顾风雨兼程。没有些人能回到过去，唯有勇敢面对往后人生，才是给予当初那个义无反顾自己最好礼品。阻尼振动和受迫振动经典第1页1.4 阻尼振动 受迫振动阻尼振动和受迫振动经典第2页一.自由振动及其图象：1、自由振动（无阻尼振动）:系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在本身回复力作用下振动称为自由振动。2、自由振动频率，叫做系统固有频率。自由振动周期叫做系统固有周期。弹簧振子：单 摆：固有周期和固有频率：由系统本身特征决定，与振幅无关。阻尼振动和受迫振动经典第3页1、阻尼振动：系统振动过程中受到阻力作用，振动逐步消失，振动能量逐步转变为其它能量。这种振动叫做阻尼振动。2、振

2、动系统受到阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。4、实际振动一定是阻尼振动二、阻尼振动及其图象：3、阻尼振动过程中：周期和频率不变。阻尼振动和受迫振动经典第4页思索： 用周期性外力作用于振动系统，经过外力对系统做正功，赔偿系统机械能损耗，使系统连续地振动下去。 怎样才能使受阻力振动物体振幅不变，而一直振动下去呢？阻尼振动和受迫振动经典第5页1、驱动力：作用于振动系统 ，使系统能连续振动下去周期性外力叫做驱动力2、受迫振动：物体做受迫振动时,振动稳定后频率等于驱动力频率,跟物体固有频率无关。三、受迫振动 物体在周期性驱动力作用下所做振动叫受迫振动。物体做受迫振动振幅由驱动力频

3、率和物体固有频率共同决定：二者越靠近，受迫振动振幅越大，二者相差越大受迫振动振幅越小。 3、规律：阻尼振动和受迫振动经典第6页教材P14观看视频阻尼振动和受迫振动经典第7页1.定义:当驱动力频率跟物体固有频率相等时，受迫振动振幅最大，这种现象叫共振。 2.条件：f驱 = f固3.共振曲线:当f驱=f固时，振幅由最大值。f驱与f固越靠近，受迫振动振幅越大， f驱与f固相差越远，受迫振动振幅越小发生共振时，一个周期内，外界提供能量等于系统克服阻力做功而消耗能量。四、共振横轴：表示驱动力频率纵轴：表示受迫振动振幅阻尼振动和受迫振动经典第8页受迫振动实例：跳板在人走过时发生振动机器底座在机器运转时发生

4、振动听到声音时耳膜振动电磁打点计时器振针所做振动 轮船航行时要看波浪撞击方向而改变速度和大小洗衣机正常工作时振动。 阻尼振动和受迫振动经典第9页生活中共振现象龙洗盆阻尼振动和受迫振动经典第10页 龙洗盆 古代用以盛水盥洗器皿。传说是明朝开国皇帝朱元璋为不爱洗脸独生子，召集全国能工巧匠打制而成，为皇子专用洗盆。后成为皇亲国戚、才子佳人赏玩之物（中央电视台中国一绝栏目曾介绍过），宫中奇宝，以后流落民间。若以手摩擦两耳得法，产生共振，即可泛起水花，景象十分别致，后成为一个民间娱乐用具。经当代振动与波理论分析和试验研究，这是薄壳圆柱体自激振荡时不一样振型所致。 “龙洗”是我国著名文物之一, 当代工艺制

5、作仿品，在许多旅游景点均可见到, “龙洗”也称“金盆洗手”、“聚宝盆”，用青铜铸成。盆沿图案由回纹和龙纹组成，盆底有四条龙，盆沿有两只盆耳，倒了些清水到“龙洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆边提耳，霎时间，铜盆便能够发出嗡嗡之声，其中盛水便会起雾、震荡、溅起层层浪花，伴随摩擦越来越快，水花也越冲越高， 阻尼振动和受迫振动经典第11页1831年，一队骑兵经过曼彻斯特附近一座便桥时，因为马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。生活中共振现象军队过桥便步走,火车过桥慢行阻尼振动和受迫振动经典第12页1940 年11月7日美国全长860米Tocama悬索桥因在建成后4个月就因风共振而坍塌 。生活中共振现象阻尼振动

6、和受迫振动经典第13页 美国有一农场农妇，习惯于用吹笛方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，竟然发觉树上毛毛虫纷纷坠地而死，诧异之余，她到自己果园吹了几个小时，一下子将果树上毛毛虫收拾一干二净，究其原因，还是笛子发出声音引发毛毛虫内脏发生猛烈共振而死亡。生活中共振现象阻尼振动和受迫振动经典第14页 唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人所以惊慌成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐官员，闻讯特去探望他。这时恰好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你病我能够治好，因为我找到你病根了。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

7、了。 生活中共振现象阻尼振动和受迫振动经典第15页微波炉加热原理:食物中水分子振动频率约为2500MHz ，含有大致相同频率电磁波称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强振荡电磁场，使食物中水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物温度快速升高。微波加热是对物体内部整体加热，极大地提升了加热效率。 生活中共振现象阻尼振动和受迫振动经典第16页共振预防和应用1、预防 使驱动力频率与物体固有频率不一样，而且相差越大越好。2、应用 使驱动力频率靠近或等于振动物体固有频率。为何：登山运动员登山时禁止大声喊叫?因为喊叫声中某一频率若恰好与山上积雪固有频率相吻合，就会因共振而引

8、发雪崩，其后果十分严重。阻尼振动和受迫振动经典第17页振动类型项目自由振动受迫振动共振受力情况回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T固或f驱f固振动能量振动物体机械能不变由产生驱动力物体提供振动物体取得能量最大常见例子弹簧振子或单摆(5)机械工作时底座发生振动共振筛、声音共鸣等阻尼振动和受迫振动经典第18页小结2、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下振动。 物体做受迫振动时，振动稳定后频率等于驱动力频率，跟物体固有频率无关。3、共振: 当驱动力频率跟物体固有频率相等时，受迫振动振幅最大，这种现象叫

9、共振。 1、阻尼振动：振幅(能量)逐步减小振动。A、利用共振时：应使驱动力频率f靠近或等于振动物体固有频率f0B、预防共振时：应使驱动力频率f与物体固有频率f0不一样，而且相差越大越好阻尼振动和受迫振动经典第19页例1：如图，A球振动后，经过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确是（ ）A、只有A、C振动周期相等 B、A、B、C振幅一样大C、C振幅比B振幅大D、A、B、C振动周期相等ABC2m4m2mCD例2：支持列车车厢弹簧固有频率为2Hz，若列车行驶在每根长为12.5m铁轨连成铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢振动猛烈程度最大？（ 25m/s )阻尼振动和受迫振动经典第20页例3：关于受

10、迫振动，以下说法中正确是(BD)A是在一恒力作用下振动B振动频率可能大于或小于系统固有频率C振动频率一定等于固有频率D振动频率一定等于驱动力频率例4：关于共振预防和利用，应做到（ ） A、利用共振时，应使驱动力频率靠近或等于振动物体固有频率 B、利用共振时，应使驱动力频率大于或小于振动物体固有频率 C、预防共振危害时，应尽可能使驱动力频率靠近或等于振动物体固有频率 D、预防共振危害时，应使驱动力频率远离振动物体固有频率AD阻尼振动和受迫振动经典第21页1、以下说法中正确是（ ）A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C、某物体发生共振时频率就

11、是其自由振动频率D、某物体发生共振时振动就是无阻尼振动ABC2、实际振动系统做阻尼振动时，它（ ） A、周期越来越小 B、位移越来越小 C、振幅越来越小 D、机械能越来越小CD阻尼振动和受迫振动经典第22页3、把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮转速是88r/min。已知增大电动偏心轮电压能够使其转速提升，而增加筛子总质量能够增大筛子固有周期。为使共振筛振幅增大，以下做法正确是（ ） A.降低输入电压 B.提升输入电压 C.增加筛子质量 D.减小筛

12、子质量 AD 阻尼振动和受迫振动经典第23页4、如图所表示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，假如不转动把手B而用手拉振子，放手后让其上下振动，其作30次全振动所用时间是15s.假如匀速转动把手，弹簧振子也可上下振动.若把手以30r/min转速匀速转动，当弹簧振子振动稳定后，它振动周期为 s.2阻尼振动和受迫振动经典第24页5、如图，表示两个单摆m、M悬挂到一根钢丝上，原来它们都静止，今使m偏离平衡位置一个小角度，释放后m做简谐运动方向在垂直于纸面竖直平面里，对M今后运动情况，以下说法正确是（）A、M仍静止B、M将做受迫振动，周期为2C、M将做受迫振动，周期为2D、M能发生共振IgLgmMlLB阻尼

13、振动和受迫振动经典第25页6.如图所表示，在一根张紧水平绳上，悬挂有 a、b、c、d、e五个单摆，让a 摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面平面内振动；接着其余各摆也开始振动。以下说法中正确有：（ ）A.其余各摆振幅大小不一样，c摆振幅最大B.其余各摆振动周期不一样，c摆周期最长C.其余各摆振动周期与a摆相同D.其余各摆均做自由振动AC阻尼振动和受迫振动经典第26页7.将一测力传感器连接到计算机上就能够测量快速改变力，下列图甲中O点为单摆悬点，现将小球（可视为质点）拉到A点，此时细线处于张紧状态，释放摆球，则摆球在竖直平面内ABC之间往返摆动，其中B点为运动中最低位置。AOB=COB=，小于50且是未知量，下列图乙表示计算机得到细线对摆球拉力大小F随时间改变曲线且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动时刻，据力学规律和题中信息（g取10m/s2）.求:(1)单