南京大学大学物理下课件-第9章振动

汇报人：郑老师2023-12-31南京大学《大学物理（下》课件-第9章振动目录振动的基本概念简谐振动阻尼振动受迫振动共振01振动的基本概念振动的定义是指物体在某一中心位置附近往复运动的过程。振动是物理学中一个基本概念，它描述的是物体在某一中心位置附近反复运动的现象。这种运动通常包括来回的移动、摆动或颤动等形式。振动的定义详细描述总结词VS振动的分类主要依据其运动形式和规律，包括简谐振动、受迫振动、自由振动等。详细描述根据物体运动的规律和形式，振动可以分为多种类型。其中，简谐振动是最简单的一种，其运动规律可以用正弦或余弦函数表示。受迫振动则是在外部力的作用下产生的振动，其频率和幅度取决于外部力的性质。自由振动则是无外部力作用下的振动，其运动状态由初始条件决定。总结词振动的分类振动的表示方法通常包括波形图、振动曲线和振动方程等。总结词为了直观地表示振动，我们通常使用波形图或振动曲线来描述物体的运动状态。波形图可以显示振动的幅度和相位随时间的变化，而振动曲线则可以显示物体在某一时刻的运动状态。此外，我们还可以使用振动方程来描述振动的运动规律，从而进行更深入的分析和研究。详细描述振动的表示方法02简谐振动0102简谐振动的定义简谐振动是一种理想化的振动形式，广泛应用于物理学、工程学和生物学等领域。简谐振动是指一个物体在平衡位置附近所做的周期性往复运动。简谐振动的运动方程通常表示为：x=A*sin(ωt+φ)，其中x表示位移，A表示振幅，ω表示角频率，t表示时间，φ表示初相角。振幅、角频率和初相角是描述简谐振动的三个基本参数。振幅描述了振动的幅度大小，角频率描述了振动的快慢，初相角则决定了初始时刻的振动状态。简谐振动的描述简谐振动的能量是守恒的，其总能量等于动能和势能之和。势能E_p=kx^2/2=m×(ω×A)^2×cos^2(ωt+φ)，其中k表示弹簧的劲度系数。动能E_k=1/2m×v^2=1/2×m×(ω×A)^2×sin^2(ωt+φ)，其中v表示速度，m表示质量。在振动过程中，动能和势能不断相互转化，但总能量保持不变。简谐振动的能量03阻尼振动阻尼振动是指系统受到阻力作用，使得振动的幅度逐渐减小的振动。阻尼振动通常出现在物理系统中，如振荡器、机械振动等。阻尼振动的原因是系统与周围介质之间的相互作用，使得能量不断被消耗。阻尼振动的定义阻尼振动可以用微分方程来描述，其中包含了阻尼项和恢复力项。阻尼系数是描述系统阻尼大小的参数，其值越大，振动的衰减越快。阻尼振动可以分为欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种状态，不同状态下振动的性质不同。阻尼振动的描述在阻尼振动过程中，系统的能量不断被消耗，最终将全部转化为热能。阻尼振动过程中能量的耗散机制包括空气阻力、摩擦力等。阻尼振动能量的耗散与阻尼系数有关，阻尼系数越大，能量耗散越快。阻尼振动的能量04受迫振动受迫振动是指在外界周期性力的作用下，物体产生的周期性运动。这个外界力称为驱动力，物体在驱动力作用下的振动称为受迫振动。受迫振动是一种非自主的振动，其运动状态由外界驱动力决定，而与物体的初始状态无关。受迫振动的频率等于外界驱动力频率，而与物体的固有频率无关。受迫振动的定义03通过测量和记录振动曲线，可以对受迫振动的规律进行分析和描述。01受迫振动的运动状态可以用振动曲线（即时间-位移曲线）来描述。02振动曲线可以显示出物体在任意时刻的位移、速度和加速度等运动参数。受迫振动的描述

受迫振动的能量在受迫振动中，物体通过与外界的相互作用不断吸收和释放能量。驱动力对物体做正功时，物体获得能量并转化为动能和势能；驱动力对物体做负功时，物体的能量释放并转化为其他形式的能量。受迫振动的能量变化与物体的质量、刚度和阻尼等因素有关。05共振共振的定义当一个振动系统受到周期性变化的策动力的作用时，如果策动力频率与系统的固有频率相等或接近时，振幅显著增大的现象。共振的条件策动力频率与系统固有频率相等或接近。共振的特点振幅显著增大，能量显著增强。共振的定义共振曲线共振峰半峰宽共振频率共振的描述01020304描述策动力频率与系统振幅关系的曲线。共振曲线上的峰值点，表示系统在该策动力频率下振幅最大。共振峰的半高宽度，表示系统在该频率范围内的振动增强。策动力频率与系统固有频率相等或接近的值。振动成型利用共振原理，使模具在振动过程中产生较大的振幅，从而实现塑料、橡胶等材料的成型。振动破碎