寧夏銀川市高中物理 第十一章 機械振動 第5節(jié) 外力作用下的振動課件1 新人教版選修3-4.ppt

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振動的能量與振幅有關 振幅越大 振動的能量越大 簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉化 但機械能的總量保持不變 即機械能守恒 簡諧運動過程中機械能守恒是一種理想化的情況 實際的彈簧振子和單擺在運動過程中不可避免的要受到摩擦和空氣阻力的作用 要消耗機械能 最終要停下來 怎樣才能使振動持續(xù)呢 復習簡諧運動 11 5外力作用下的振動 振動系統不受外力作用的振動 固有振動 固有周期 固有振動的周期 固有頻率 固有振動的頻率 一 固有振動 自由振動 最常見的外力是摩擦力 空氣阻力或其他阻力 若彈簧振子受外力 阻力 作用 它將如何運動 二 阻尼振動 1 阻尼振動 振幅逐漸減小的振動 2 阻尼振動的圖像 3 阻尼越大 振幅減小得越快 阻尼過大時 系統將不能發(fā)生振動 4 實際的自由振動一定是阻尼振動 阻尼振動最終要停下來 那么怎樣才能產生持續(xù)的振動呢 最簡單的辦法是給系統施加周期性的外力 1 驅動力 作用在振動系統上的周期性外力 2 受迫振動 系統在周期性驅動力作用下的振動 問題1 受迫振動的頻率與什么因素有關 三 受迫振動 3 受迫振動的特點 做受迫振動的物體振動穩(wěn)定后的頻率等于驅動力的頻率 與系統的固有頻率無關 問題2 受迫振動的振幅與什么因素有關 四 共振 2 共振曲線 1 共振 驅動力的頻率等于系統的固有頻率時 受迫振動的振幅最大 這種現象叫做共振 驅動力的頻率與系統的固有頻率相差越少 振幅越大 相差越多 振幅越小 生活中的共振現象 共振篩 生活中的共振現象 龍洗盆 生活中的共振現象 共鳴 1831年 拿破侖的一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時 由于馬蹄節(jié)奏整齊 橋梁發(fā)生共振而斷裂 生活中的共振現象 軍隊過橋便步走 火車過橋慢行 1940年 美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個月就因風共振而倒塌 生活中的共振現象 共振的防止和應用 1 防止 使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同 而且相差越大越好 2 應用 使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率 思考與討論 美國有一農場農婦 習慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯 可當她有一次吹笛時 居然發(fā)現樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死 驚訝之余 她到自己的果園吹了幾個小時 一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈 究其原因 還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內臟發(fā)生劇烈共振而死亡 1 如圖所示 是用來測量各種發(fā)動機轉速的轉速計原理圖 在同一鐵支架NM上焊有固有頻率依次為80Hz 60Hz 40Hz 20Hz的四個鋼片a b c d 將M端與正在轉動的電動機接觸 發(fā)現b鋼片振幅最大 則電動機轉速為 r min a b c d此時振動頻率為 3600 60Hz 課堂練習 2 如圖所示演示裝置 一根張緊的水平繩上掛著四個單擺 讓b擺擺動 其余各擺也擺動起來 可以發(fā)現 A 各擺擺動的周期均與b擺相同B a擺擺動周期最短C c擺擺動周期最長D c擺振幅最大 A 課堂練習 課堂練習 3 汽車的車身是裝在彈簧上的 如果這個系統的固有周期是1 5s 汽車在一條起伏不平的路上行駛 路上各凸起處大約都相隔8m 汽車以多大速度行駛時 車身上下顛簸得最劇烈