大学物理振动课件.ppt

ZD0 GS1 ZD0 物质运动的分类 根据运动形态可以分为： 机械运动、热运动、电磁运动等 机械运动又可以分为： 平动、转动、振动 机械振动是生活中常见的运动形式 被手拨动的弹簧片 振动对人体健康的影响包括生理和心理上的，其影响范围涉及人的血液循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统以及听觉、视觉、人体平衡等许多方面。当振动比较强烈时，会造成骨骼、肌肉、关节及韧带的严重损伤；当振动频率和人体内脏器官的固有频率接近时，还会由于引起共振而造成内脏器官损伤，导致呼吸加快、血压改变、心跳加快、心肌输出血量减少等；在消化系统方面则会导致胃肠蠕动增加、胃下垂、胃液分泌和消化能力下降、肝脏的解毒功能代谢发生障碍等；在神经系统方面则会造成失眠、交感神经兴奋、腱反射减退或手指颤动等。人长期处于振动环境中，会由于接触不同频率的振动而受到不同程度的伤害。 司机是长期在振动环境中工作的人，据日本对370名拖拉机司机的调查，发现他们中骨关节、胸部和腰椎发生病变的比例分别为71%、52%和8%，腰椎和胸部同时发生病变的高达40%，而且接触振动时间越长，发生病变的比例越高，10年以上的人病变比例竟高达80%。振动还会妨碍精力集中，特别是在振动和噪声共存的环境中，人的大脑思维受到干扰，难以集中精力进行思考，造成工作效率下降。 ⒈ 在平衡位置附近来回做往复运动的现象叫 做机械振动，简称振动。 ⒉机械振动的主要特征是： “空间运动”的往复性和“时间”上的周期性。 产生振动有两个必要条件 1. 每当物体离开平衡位置就会受到回复力 的作用； 关于“回复力” ⒈ 回复力是影响振动的最主要的因素。 我们把振动物体离开平衡位置所受到的指向平衡位置的力叫做回复力（也称恢复力）。 ⒉ 回复力是效果力：它可以由弹力、重力、摩擦力充当，也可以由它们的合力或分力充当。 本次课作业：11.9，11.18 ZD1 ZD3 如果物理量与时间的关系可以表示成简谐振动的运动方程的函数形式（余弦函数或正弦函数），那么该物理量必定作简谐振动。 解：（1）以平衡位置(两弹簧均未发生形变) 作为坐标原点O，建立如图所示的坐标系。当物块的位置坐标为x时，设弹簧k1的形变量为x1，弹簧k2的形变量为x2，那么 x=x1+x2 两弹簧受力相等，则有 k1x1=k2x2 若两弹簧视为一个弹簧，则起有效进度系数为k，则有 kx=k1x1=k2x2 由上面三式可得 k=k1k2/(k1+k2)=1000 Ncm-1 恢复力为线性恢复力F=-kx 故物块作简谐振动。 本次作业：11.5，11.7 ZD9 ZD zd22 ZD23 zd24 临界阻尼 过阻尼 弱阻尼 ——过阻尼时,振动从开始最大位移缓慢回到平衡位置,不再做往复运动。 ——临界阻尼,是物体不作往复运动的极限。 11.2.2 受迫振动 强迫力克服阻尼的周期性外力 在策动力作用下系统的振动称为受迫振动。 为简单起见，设策动力是随时间按余弦规律变化的简谐力 稳定后 1.仍为谐振动 2.与外力有相差 3.A由ωω0hβ定 A vm am 11.2.3 共振 am vm A 受迫振动的位移振幅A、速度振幅vm、加速度振幅am均随策动力的角频率而变化，这种变化关系常被称为频率响应。 频率响应：A、vm、am随策动力频率而变化 速度共振：策动力角频率与系统的固有频率相等时速度振幅最大。 加速度共振 位移共振 阻尼小 阻尼大 A 位移 共振 共振:振幅达到最大值,简谐共振:振幅达到无穷 同方向、不同频率的简谐振动的合成 垂直方向、同频率简谐振动的合成 垂直方向、不同频率简谐振动的合成 同方向、同频率的简谐振动的合成 §11.3 简谐振动的合成 代数方法：设两个振动具有相同频率， 同一直线上运动，有不同的振幅和初相位 11.3.1 同方向、同频率的简谐振动的合成 结论： 仍然是同频率 的简谐振动。 合振幅 式中： 可见： 合振幅最大。 X Y 几何方法 上面得到： 讨论一： 合振幅最大。 当 称为干涉相长。 讨论二： 当 时， 称为干涉相消。 讨论三： 一般情况： [附]同方向的N个同频率简谐振动的合成 （用矢量合成法） 设它们的振幅相等，初相位依次差一个恒量。 其表达式为： 上两式相除得 在?OCP中： ? 所以，合振动的表达式 即各分振动同相位时，合振动的振幅最大。 讨论1： 当 讨论2： 即：