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文档简介

机械振动小结一.简谐振动的基本特征1、受力(动力学特征)(线性回复力)2、动力学方程或微分方程3、运动学方程说明:要证明一个物体是否作简谐振动,只要证明上面三个式子中的一个即可;最简单的方法就是受力方析。(二阶线性常微分方程)简谐振动的速度:谐振动的加速度:二、描述简谐振动的特征量1、振幅A:物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。振幅的大小与振动系统的能量有关,由系统的初始条件确定。2、周期、频率和圆频率(描述振动的快慢)3相位描述振动物体运动状态的物理量。t时刻的相位,描述t时刻的运动状态。常数和的确定初始条件

对给定振动系统,周期由系统本身性质决定,振幅和初相由初始条件决定。(初相位一般取或)由上式确定的有两个解,但只有一个解符合要求,为此要根据已知的x0、v0

的正负来判断和取舍。(t=0时刻是开始计时的时刻,不一定是开始运动的时刻。)求解简谐振动的典型问题:1)给出振动系统,证明物体的运动是简谐振动。2)已知物体作简谐振动,由系统的力学性质及初始条件求出振动表达式;或由振动曲线求出振动表达式。3)已知振动表达式,求出:例:垂直悬挂的弹簧下端系一质量为m的小球,弹簧伸长量为b。用手将小球上托使弹簧保持自然长度后放手。求证:放手后小球作简谐振动,并写出振动方程。静平衡时证明:自然长度b平衡位置0xx在任意位置x处,小球所受到的合外力为:可见小球作谐振动。以平衡位置为坐标原点,向下为X轴正向。由初始条件:(若已知k、m)由题可知:k、m、x0、v0,代入公式可得:又因为x0为正,初速度v0=0,可得因而简谐振动的方程为:解:要求振动方程,只要确定A、ω和即可。又由例:一弹簧振子系统,弹簧的劲度系数为k=0.72N/m,物体的质量为m=20g。今将物体从平衡位置沿桌面向右拉长到0.04m处静止释放,求振动方程。例:已知由振动曲线,求出振动表达式。图2-24-41解:设振动表达式为:由振动曲线知:初始条件:由振动曲线还可知:又由图2-24-41又由由(注意:这里不能等于)振动表达式为:三.旋转矢量法t=0xt+t=tox长度等于振幅A2.夹角初始夹角为3.角速度逆时针方向旋转、角速度与简谐振动的角频率相等要求:旋转矢量的任一位置对应简谐振动的一个运动状态四.简谐振动的能量以水平的弹簧振子为例,系统的动能系统的势能简谐振动的总能量:谐振能量与振幅的平方成正比。

同方向同频率两个简谐振动合成后仍为简谐振动,且频率不变。质点同时参与同方向同频率的两个谐振动:五.两个同方向同频率简谐振动的合成

合振动的振幅A不仅与两个分振动的振幅有关,还取决于两分振动的初相位差。1.若两分振动同相位

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