宁夏银川市高中物理 第十一章 机械振动 11.5 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4.ppt

振动的能量与振幅有关 振幅越大 振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发生相互转化 但机械能的总量保持不变 即机械能守恒 简谐运动过程中机械能守恒是一种理想化的情况 实际的弹簧振子和单摆在运动过程中不可避免的要受到摩擦和空气阻力的作用 要消耗机械能 最终要停下来 怎样才能使振动持续呢 复习简谐运动 11 5外力作用下的振动 振动系统不受外力作用的振动 固有振动 固有周期 固有振动的周期 固有频率 固有振动的频率 一 固有振动 自由振动 最常见的外力是摩擦力 空气阻力或其他阻力 若弹簧振子受外力 阻力 作用 它将如何运动 二 阻尼振动 1 阻尼振动 振幅逐渐减小的振动 2 阻尼振动的图像 3 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 实际的自由振动一定是阻尼振动 阻尼振动最终要停下来 那么怎样才能产生持续的振动呢 最简单的办法是给系统施加周期性的外力 1 驱动力 作用在振动系统上的周期性外力 2 受迫振动 系统在周期性驱动力作用下的振动 问题1 受迫振动的频率与什么因素有关 三 受迫振动 3 受迫振动的特点 做受迫振动的物体振动稳定后的频率等于驱动力的频率 与系统的固有频率无关 问题2 受迫振动的振幅与什么因素有关 四 共振 2 共振曲线 1 共振 驱动力的频率等于系统的固有频率时 受迫振动的振幅最大 这种现象叫做共振 驱动力的频率与系统的固有频率相差越少 振幅越大 相差越多 振幅越小 生活中的共振现象 共振筛 生活中的共振现象 龙洗盆 生活中的共振现象 共鸣 1831年 拿破仑的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 生活中的共振现象 军队过桥便步走 火车过桥慢行 1940年 美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌 生活中的共振现象 共振的防止和应用 1 防止 使驱动力的频率与物体的固有频率不同 而且相差越大越好 2 应用 使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 思考与讨论 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 1 如图所示 是用来测量各种发动机转速的转速计原理图 在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz 60Hz 40Hz 20Hz的四个钢片a b c d 将M端与正在转动的电动机接触 发现b钢片振幅最大 则电动机转速为 r min a b c d此时振动频率为 3600 60Hz 课堂练习 2 如图所示演示装置 一根张紧的水平绳上挂着四个单摆 让b摆摆动 其余各摆也摆动起来 可以发现 A 各摆摆动的周期均与b摆相同B a摆摆动周期最短C c摆摆动周期最长D c摆振幅最大 A 课堂练习 课堂练习 3 汽车的车身是装在弹簧上的 如果这个系统的固有周期是1 5s 汽车在一条起伏不平的路上行驶 路上各凸起处大约都相隔8m 汽车以多大速度行驶时 车身上下颠簸得最剧烈