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振動的能量與振幅有關(guān) 振幅越大 振動的能量越大 簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 但機(jī)械能的總量保持不變 即機(jī)械能守恒 簡諧運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒是一種理想化的情況 實(shí)際的彈簧振子和單擺在運(yùn)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(jī)械能 最終要停下來 怎樣才能使振動持續(xù)呢 復(fù)習(xí)簡諧運(yùn)動 11 5外力作用下的振動 振動系統(tǒng)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(yùn)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(tǒng)將不能發(fā)生振動 4 實(shí)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(chǎn)生持續(xù)的振動呢 最簡單的辦法是給系統(tǒng)施加周期性的外力 1 驅(qū)動力 作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力 2 受迫振動 系統(tǒng)在周期性驅(qū)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(guān) 三 受迫振動 3 受迫振動的特點(diǎn) 做受迫振動的物體振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān) 問題2 受迫振動的振幅與什么因素有關(guān) 四 共振 2 共振曲線 1 共振 驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時 受迫振動的振幅最大 這種現(xiàn)象叫做共振 驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)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(xiàn)象 共振篩 生活中的共振現(xiàn)象 龍洗盆 生活中的共振現(xiàn)象 共鳴 1831年 拿破侖的一隊(duì)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(xiàn)象 軍隊(duì)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(fēng)共振而倒塌 生活中的共振現(xiàn)象 共振的防止和應(yīng)用 1 防止 使驅(qū)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(yīng)用 使驅(qū)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(nóng)場農(nóng)婦 習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯 可當(dāng)她有一次吹笛時 居然發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的電動機(jī)接觸 發(fā)現(xiàn)b鋼片振幅最大 則電動機(jī)轉(zhuǎn)速為 r min a b c d此時振動頻率為 3600 60Hz 課堂練習(xí) 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(xiàn) 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(xí) 課堂練習(xí) 3 汽車的車身是裝在彈簧上的 如果這個系統(tǒng)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