2.6

受迫振動(dòng)共振第二章機(jī)械振動(dòng)“洗”是古代盥洗用的臉盆，多用青銅鑄成，現(xiàn)代亦有許多仿制的工藝品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，到一定節(jié)奏時(shí)還會(huì)濺起層層水花。這是為什么？一、簡諧運(yùn)動(dòng)物體的振動(dòng)周期與頻率由振動(dòng)物體本身的性質(zhì)決定，與振幅無關(guān)。彈簧振子：單擺：均為理想化模型一、固有振動(dòng)固有振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在在沒有外力干預(yù)的情況下，

僅在自身結(jié)構(gòu)影響下的振動(dòng)；固有周期(頻率)：由自身結(jié)構(gòu)所決定的周期T0(f0)均為理想化模型思考：現(xiàn)實(shí)生活中是否存在固有振動(dòng)？振動(dòng)中的能量會(huì)損失，機(jī)械能會(huì)減小若振動(dòng)過程中存在阻力，它的振幅又發(fā)生如何變化呢？1.阻尼振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動(dòng)。生活中的實(shí)際的振動(dòng)一定有空氣阻力，故一定是阻尼振動(dòng)一、固有振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能思考：現(xiàn)實(shí)生活中是否存在固有振動(dòng)？振動(dòng)中的能量會(huì)損失，機(jī)械能會(huì)減小若振動(dòng)過程中存在阻力，它的振幅又發(fā)生如何變化呢？1.阻尼振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動(dòng)。一、固有振動(dòng)生活中的實(shí)際的振動(dòng)一定有空氣阻力，故一定是阻尼振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為旁邊介質(zhì)的機(jī)械能2.阻尼振動(dòng)的圖像3.振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)。振動(dòng)中的能量會(huì)損失二、阻尼振動(dòng)思考：阻尼振動(dòng)中，由于存在阻力，振幅不斷減小，故振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能將不斷減少，那么，振動(dòng)系統(tǒng)的周期和頻率也會(huì)發(fā)生變化嗎？振動(dòng)周期與振幅無關(guān)，故阻尼振動(dòng)中周期和頻率不變！TTT二、阻尼振動(dòng)單擺：振動(dòng)中的能量會(huì)損失簡諧運(yùn)動(dòng)阻尼振動(dòng)產(chǎn)生條件理想模型，不受阻力受到阻力作用振幅不變減小頻率由系統(tǒng)本身決定頻率不變振動(dòng)圖像二、阻尼振動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng)與阻尼振動(dòng)的比較用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng)，補(bǔ)償系統(tǒng)機(jī)械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動(dòng)下去。想一想：用什么辦法才能得到持續(xù)的振動(dòng)呢？二、阻尼振動(dòng)1.驅(qū)動(dòng)力：

周期性作用于振動(dòng)系統(tǒng)的外力叫做驅(qū)動(dòng)力。2.受迫振動(dòng)：

系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)，叫做受迫振動(dòng)。3.受迫振動(dòng)的特點(diǎn)：

受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。三、受迫振動(dòng)結(jié)論：

驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，振幅最大；驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。觀察與思考：哪個(gè)擺球的振幅最大？三、受迫振動(dòng)1.定義：驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于物體的固有頻率f0時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。橫軸：表示驅(qū)動(dòng)力的頻率縱軸：表示受迫振動(dòng)的振幅2.共振曲線：3.受迫振動(dòng)的規(guī)律f驅(qū)=f固

時(shí)，振幅有最大值；f驅(qū)

與

f固差別越大時(shí)，振幅越小。四、共振現(xiàn)象四、共振現(xiàn)象利用共振：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率；防止共振：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。

1940年，全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個(gè)月就因風(fēng)共振而倒塌。四、共振現(xiàn)象1831年，一隊(duì)騎兵通過一座石橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。軍隊(duì)過橋便步走，火車過橋慢行。四、共振現(xiàn)象四、共振現(xiàn)象微波爐加熱原理：食物中水分子的振動(dòng)頻率約為2500MHz。微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生大致相同頻率的電磁波，也稱為“微波”。使食物中的水分子做受迫振動(dòng)