第7讲基础引起的振动与隔振

第4章-振动与波动-

第4章振动与波动题目无答案一、选择题 1. 已知四个质点在x 轴上运动, 某时刻质点位移x 与其所受合外力F 的关系分别由下列四式表示(式中a 、b 为正常数)．其中不能使质点作简谐振动的力是 [ ] (A) abx F = (B) abx F -= (C) b ax F +-= (D) a bx F /-= 2. 在下列所述的各种物体运动中, 可视为简谐振动的是 [ ] (A) 将木块投入水中, 完全浸没并潜入一定深度, 然后释放 (B) 将弹簧振子置于光滑斜面上, 让其振动 (C) 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块 (D) 拍皮球时球的运动 3. 欲使弹簧振子系统的振动是简谐振动, 下列条件中不满足简谐振动条件的是 [ ] (A) 摩擦阻力及其它阻力略去不计 (B) 弹簧本身的质量略去不计 (C) 振子的质量略去不计 (D) 弹簧的形变在弹性限度内 4. 当用正弦函数或余弦函数形式表示同一个简谐振动时, 振动方程中不同的量是 [ ] (A) 振幅 (B) 角频率 (C) 初相位 (D) 振幅、圆频率和初相位 5. 如T4-1-5图所示，一弹簧振子周期为T ．现将弹簧截去一半，仍挂上原来的物体, 则新的弹簧振子周期为 [ ] (A) T (B) 2T (C) 3T (D) 0.7T 6. 三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定, 另一端连接质量为m 的物体, 但放置情况不同．如T4-1-6图所示，其中一个平放, 一个斜放, 另一个竖直放．如果让它们振动起来, 则三者的 [ ] (A) 周期和平衡位置都不相同 (B) 周期和平衡位置都相同 (C) 周期相同, 平衡位置不同 (D) 周期不同, 平衡位置相同 7. 如T4-1-7图所示，升降机中有一个做谐振动的单摆, 当升降机静止时, 其振动周期为2秒; 当升降机以加速度上升时, 升降机中的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期相比，将 T 4-1-6图 T 4-1-5图

振动与波动习题与答案

振动与波动习题与答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

第10章振动与波动一. 基本要求 1. 掌握简谐振动的基本特征，能建立弹簧振子、单摆作谐振动的微分方程。 2. 掌握振幅、周期、频率、相位等概念的物理意义。 3. 能根据初始条件写出一维谐振动的运动学方程，并能理解其物理意义。 4. 掌握描述谐振动的旋转矢量法，并用以分析和讨论有关的问题。 5. 理解同方向、同频率谐振动的合成规律以及合振幅最大和最小的条件。 6. 理解机械波产生的条件。 7. 掌握描述简谐波的各物理量的物理意义及其相互关系。 8. 了解波的能量传播特征及能流、能流密度等概念。 9. 理解惠更斯原理和波的叠加原理。掌握波的相干条件。能用相位差或波程差概念来分析和确定相干波叠加后振幅加强或减弱的条件。 10. 理解驻波形成的条件，了解驻波和行波的区别，了解半波损失。二. 内容提要 1. 简谐振动的动力学特征作谐振动的物体所受到的力为线性回复力，即取系统的平衡位置为坐标原点，则简谐振动的动力学方程（即微分方程）为 2. 简谐振动的运动学特征作谐振动的物体的位置坐标x 与时间t 成余弦（或正弦）函数关系，即由它可导出物体的振动速度 )sin(?+ωω-=t A v 物体的振动加速度 )cos(?+ωω-=t A a 2 3. 振幅A 作谐振动的物体的最大位置坐标的绝对值，振幅的大小由初始条件确定，即 4. 周期与频率作谐振动的物体完成一次全振动所需的时间T 称为周期，单位时间内完成的振动次数γ称为频率。周期与频率互为倒数，即 ν= 1T 或 T 1=ν 5. 角频率(也称圆频率）ω 作谐振动的物体在2π秒内完成振动的次数，它与周期、频率的关系为 ω π = 2T 或 πν=ω2 6. 相位和初相谐振动方程中（?+ωt ）项称为相位，它决定着作谐振动的物体的状态。t=0时的相位称为初相，它由谐振动的初始条件决定，即应该注意，由此式算得的?在0~2π范围内有两个可能取值，须根据t=0时刻的速度方向进行合理取舍。

大学物理习题解答8第八章振动与波动(1)

第八章振动与波动本章提要 1. 简谐振动 · 物体在一定位置附近所作的周期性往复运动称为机械振动。 · 简谐振动运动方程 ()cos x A t ω?=+ 其中A 为振幅，ω 为角频率，（ωt+?）称为谐振动的相位，t ＝0时的相位? 称为初相位。 · 简谐振动速度方程 d ()d sin x v A t t ωω?= =-+ · 简谐振动加速度方程 222d ()d cos x a A t t ωω?==-+ · 简谐振动可用旋转矢量法表示。 2. 简谐振动的能量 · 若弹簧振子劲度系数为k ，振动物体质量为m ，在某一时刻m 的位移为x ，振动速度为v ，则振动物体m 动能为 212 k E mv = · 弹簧的势能为 212 p E kx = · 振子总能量为 P 22222211 ()+()221=2sin cos k E E E m A t kA t kA ωω?ω?=+= ++ 3. 阻尼振动

· 如果一个振动质点，除了受弹性力之外，还受到一个与速度成正比的阻尼作用，那么它将作振幅逐渐衰减的振动，也就是阻尼振动。 · 阻尼振动的动力学方程为 22 2d d 20d d x x x t t βω++= 其中，γ是阻尼系数，2m γ β= 。（1）当22ωβ>时，振子的运动一个振幅随时间衰减的振动，称阻尼振动。（2）当22ωβ=时，不再出现振荡，称临界阻尼。（3）当22ωβ<时，不出现振荡，称过阻尼。 4. 受迫振动 · 振子在周期性外力作用下发生的振动叫受迫振动，周期性外力称驱动力 · 受迫振动的运动方程为 22 P 2d d 2d d cos x x F x t t t m βωω++= 其中，2k m ω=，为振动系统的固有频率；2C m β=；F 为驱动力振幅。 · 当驱动力振动的频率p ω等于ω时，振幅出现最大值，称为共振。 5. 简谐振动的合成与分解（1）一维同频率的简谐振动的合成若任一时刻t 两个振动的位移分别为 111()cos x A t ω?=+ 222()cos x A t ω?=+ 合振动方程可表示为 ()cos x A t ω?=+ 其中，A 和? 分别为合振动的振幅与初相位 221112212()cos A A A A A ??=++-

大学物理第九章振动学基础习题答案

第九章振动学习题 9-1 一小球与轻弹簧组成的振动系统，按(m) 3ππ8cos 05.0??? ? ?+=t x ，的规律做自由振动，试求（1）振动的角频率、周期、振幅、初相、速度最大值和加速度最大值；（2）t=1s ，2s ，10s 等时刻的相位；（3）分别画出位移、速度和加速度随时间变化的关系曲线。解：（1）ω=8πs -1，T=2π/ω=0.25s ，A=0.05m ，?0=π/3，m A ω=v ，2m a A ω= （2）π=8π3 t φ+ （3）略 9-2 一远洋货轮质量为m ，浮在水面时其水平截面积为S 。设在水面附近货轮的水平截面积近似相等，水的密度为ρ，且不计水的粘滞阻力。（1）证明货轮在水中做振幅较小的竖直自由运动是谐振动；（2）求振动周期。解：（1）船处于静止状态时gSh mg ρ=，船振动的一瞬间()F gS h y mg ρ=-++ 得F gSy ρ=-，令k gS ρ=，即F ky =-，货轮竖直自由运动是谐振动。（2 ）ω== 2π2T ω==9-3 设地球是一个密度为ρ在隧道内做无摩擦运动。（1）证明此质点的运动是谐振动；（2）计算其振动周期。解：以球心为原点建立坐标轴Ox 。质点距球心x 时所受力为 324433 x m F G G mx x πρπρ=-=- 令43 k G m πρ=，则有F kx =-，即质点做谐振动。（2 ）ω== 2πT ω== 9-4 A ＝2.0 ×10-2 m ，周期T ＝0.50s 。当t ＝0时，（1）物体在正方向端点；（2）物体在平衡位置，向负方向运动；（3）物体在x ＝1.0×10-2m 处，向负方向运动；（4）物体在x ＝-1.0×10-2 m 处，向正方向运动。求以上各种情况的振动方程。解：ω=2π/T=4πs -1 （1）?0=0，0.02cos4(m)x t π= （2）?0=π/2，0.02cos 4(m)2x t ππ??=+ ?? ? （3）?0=π/3，0.02cos 4(m)3x t ππ??=+ ?? ? （4）?0=4π/3，40.02cos 4(m)3x t ππ??=+ ??? 9-5 有一弹簧，当其下端挂一质量为m 的物体时，伸长量为9.8 ×10-2 m 。若使物

大学物理知识总结习题答案(第八章)振动与波动

尼作用，那么它将作振幅逐渐衰减的振动，也就是阻尼振动。 · 阻尼振动的动力学方程为 222d d 20d d x x x t t βω++= 其中，γ是阻尼系数，2m γ β= 。（1）当22ωβ>时，振子的运动一个振幅随时间衰减的振动，称阻尼振动。（2）当22ωβ=时，不再出现振荡，称临界阻尼。（3）当22ωβ<时，不出现振荡，称过阻尼。 4. 受迫振动 · 振子在周期性外力作用下发生的振动叫受迫振动，周期性外力称驱动力 · 受迫振动的运动方程为 22 P 2d d 2d d cos x x F x t t t m βωω++= 其中，2k m ω=，为振动系统的固有频率；2C m β=；F 为驱动力振幅。 · 当驱动力振动的频率p ω等于ω时，振幅出现最大值，称为共振。 5. 简谐振动的合成与分解（1）一维同频率的简谐振动的合成若任一时刻t 两个振动的位移分别为 111()cos x A t ω?=+ 222()cos x A t ω?=+ 合振动方程可表示为 ()cos x A t ω?=+ 其中，A 和? 分别为合振动的振幅与初相位 A = 1122 1122 sin sin tan cos cos A A A A ?????+= +

机械振动基础课后答案机械振动课件

机械振动基础课后答案机械振动课件【--文秘基础】引导语：振动物体受回复力等于零的位置;也是振动停止后,振动物体所在位置;平衡位置通常在振动轨迹的中点。下面是为你带来的机械振动课件，希望对你有所帮助。 1、什么是简谐运动？什么是回复力？ 2、掌握简谐运动的特点和各量的变化规律 1、机械振动：物体在平衡位置所做的往复运动叫机械振动 2、回复力：总是指向平衡位置，并使物体回到平衡位置的力叫回复力注意：回复力是效果力，是物体所受力的合力或合力的分力 3、简谐运动（1）定义：物体在与偏离平衡位置的位移大小成正比，总是指向平衡位置的力作用下的振动叫简谐运动（2）简谐运动的特征：

回复力F：总是指向平衡位置，其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:F??kx 加速度a：总是指向平衡位置，其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:a??kxm （3）各量的方向特点：位移x：方向偏离平衡位置回复力F：总是指向平衡位置加速度a：总是指向平衡位置，速度v：除两个端点外的任何位置，速度有两个可能的方向（4）各量的大小变化规律请同学们思考：动量和动能的大小变化规律所以：简谐运动是加速度变化的变速运动。（5）简谐运动的对称性：在简谐运动中对称的两个点有如下的几个关系：位移大小相等方向相反；回复力大小相等方向相反；加速度的大小相等方向相反；速度的大小相等，方向可能相同可能相反；动量的大小相等，方向可能相同可能相反；动能的大小相等；

弹簧振子：理想化的物理模型音叉叉股的上各点的振动，弹簧片上各点的振动，钟摆摆锤的振动等简谐运动是最简单的振动形式，要研究振动只有从简谐运动开始例1：下列哪些物体的运动属于机械振动（） A、在水面上随波运动的小舟 B、在地面上拍打的篮球 C、摩托车行驶时的颠簸 D、秋千的运动例2、关于振动的平衡位置，下列说法正确的是（） A、位移为零 B、回复力为零 C、加速度为零 D、合力为零 E、速度最大例3、弹簧振子在光滑的水平地面上做简谐振动，在振子向平衡位置运动的过程中（） A、振子受回复力逐渐增大 B、振子的位移逐渐增大 C、振子的速度逐渐减小 D、振子的加速度逐渐减小例4、一个弹簧振子沿水平方向的x轴做简谐运动，原点O为平衡位置，在震动中某个时刻可能出现的情况是（）

船舶振动第九章

第九章船舶的主要激励船上出现的有害振动主要是由螺旋桨、机器（主机、发电机、发动机、泵、通风机）和波浪激励引起的。 §9-1 螺旋桨的激励一.概述 1.有害振动70%是由桨激励引起的。 2.因激励幅值过大或者虽然激励幅值不算太大，但却激起船舶总体或者局部结构共振，都将造成振动响应过大，在船上产生有害振动。

3.桨产生的激励有两种： 1）轴频激励（一阶激励或一阶干扰）由桨叶静力、动力不平衡引起的轴频激励，其激励频率等于桨轴转速，它与桨的制造质量有关，与水动力不平衡有关。 2）叶频激励：桨在不均匀流场中运转而诱导出的高阶激励（叶频、倍叶频），其激励频率等于桨叶数的整数倍，即叶频、2倍叶频等，有表面力和轴承力两种。 4.影响桨激励的因素： 1）桨的形状参数； 2）船尾部线型、附体； 3）航速。

5.轴承力和表面力： 1）表面力：桨旋转时经水传至船体表面的脉动水压力。 2）轴承力：因伴流不均匀导致桨叶上承受周期性变化的力，该力通过桨轴和轴承作用于船上。注：一般表面力是主要的，即脉动压力主要。 6.桨脉动压力产生的原因： 1）螺旋涡系：桨工作时，叶面与叶背的压力差在叶梢处形成螺旋涡系，使桨附近水中各点的压力周期性变化，压力场内船体结构受周期性脉压作用。桨载荷（推力和力矩）不同，涡旋强度亦不同。

2）叶厚效应：桨叶有厚度，在流场中运动时，该场中某一点P处的压力将随着桨叶的接近和远离该点而发生周期性变化，由此形成对结构的脉动压力，这种效应称为叶厚效应。注：（敞水均匀流场，脉动压力仍存在，船后不均匀流场脉压波动加大） 3）空泡：空泡体积变化、生与灭，造成脉压幅值变化，它对表面力的影响很大。

第八章波动学基础

第八章波动学基础 8.1已知波源在原点(x=0)的平面简谐波的方程为)cos(Cx Bt A y ?=式中A ,B ,C 为正值恒量.试求： (1)波的振幅,波速,频率,周期与波长； (2)写出传播放向上距离波源l 处一点的振动方程；(3)试求任何时刻,在波传播方向上相距为D 的两点的位相差. 解:(1)∵A、B、C 为正值恒量，所以该波沿X 轴正方向传播，与平面简谐波的波动方程)(cos c x t A y ?=ω比较系数，可得波的振幅为A，B =ω,C c =ω，∴B T π2=，π2B f =，C B C c = =ω∵f c λ=，∴C B C B CT π πλ22=?==． ∴该波的振幅为A,波速为 C B ,频率为π2B ,周期为B π2,波长为C π 2.(2)已知平面简谐波的方程为)cos(Cx Bt A y ?=，令式中的l x =即为传播方向上距波源l 处一点的振动方程：)cos(Cl Bt A y ?=.(3)设t 时刻，传播方向上相距为D 的两点分别为1x ，2x 那么这两点所对应的波动方程分别为： )cos(11Cx Bt A y ?=) cos(22Cx Bt A y ?=∴这两点的相位差φ?为：CD x x C =?=?=?1221φφφ. 8.2一列横波沿绳子传播时的波动方程为)410cos(05.0x t y ππ?=，式中x,y 以m 计，t 以s 计. (1)求此波的振幅、波速、频率、和波长； (2)求绳子上各质点振动时的最大速度和最大加速度； (3)求x=0.2m 处的质点在t=1s 时的位相,它是原点处质点在哪一时刻的位相？这一位相所代表的运动状态在t=1.25s 时刻到达哪一点?在t=1.5s 时刻到达哪一点?

第5章振动和波动课后答案

第5章振动和波动 5-1一个弹簧振子0.5kg m =，50N m k =，振幅0.04m A =，求 (1)振动的角频率、最大速度和最大加速度； (2)振子对平衡位置的位移为x =0.02m 时的瞬时速度、加速度和回复力； (3)以速度具有正的最大值的时刻为计时起点，写出振动方程。解：（1）)s rad (105 .050 === m k ω (2) 设当(3) 5-2 解： ν= 5-3式中1,k 10x ,弹簧2所受的合外力为由牛顿第二定律得2122d ()d x m k k x t =-+ 即有2122() d 0d k k x x t m ++ = 上式表明此振动系统的振动为简谐振动，且振动的圆频率为

振动的频率为2π ω ν= = 5-4如图所示，U 形管直径为d ，管内水银质量为m ，密度为ρ，现使水银面作无阻尼自由振动，求振动周期。振动周期5-5 5-6如图所示，轻弹簧的劲度系数为k ，定滑轮的半径为R 、转动惯量为J ，物体质量为m ，将物体托起后突然放手，整个系统将进入振动状态，用能量法求其固有周期。习题

解：设任意时刻t ，物体m 离平衡位置的位移为x ，速率为v ，则振动系统的总机械能式中于是5-7已知5-8平衡位置距O '点为：000l x l k +=+ 以平衡位置为坐标原点，如图建立坐标轴Ox ，当物体运动到离开平衡位置的位移为x 处时，弹簧的伸长量就是x x +0,所以物体所受的合外力为物体受力与位移成正比而反向，即可知物体做简谐振动国，此简谐振动的周期为 5-9两质点分别作简谐振动，其频率、振幅均相等，振动方向平行。在每次振动过程中，它们在经过振幅的一半的地方时相遇，而运动方向相反。求它们相差，并用旋转矢量图表示出来。习题5-6图

大学物理题库-振动与波动汇总

振动与波动题库一、选择题（每题3分） 1、当质点以频率ν 作简谐振动时，它的动能的变化频率为（）（A ） 2v （B ）v （C ）v 2 （D ）v 4 2、一质点沿x 轴作简谐振动，振幅为cm 12，周期为s 2。当0=t 时, 位移为cm 6，且向x 轴正方向运动。则振动表达式为（） (A) ）（3cos 12.0π π- =t x （B ））（3cos 12.0π π+=t x （C ））（32cos 12.0π π- =t x （D ））（32cos 12.0π π+ =t x 3、有一弹簧振子，总能量为E ，如果简谐振动的振幅增加为原来的两倍，重物的质量增加为原来的四倍，则它的总能量变为（）（A ）2E （B ）4E （C ）E /2 （D ）E /4 4、机械波的表达式为()()m π06.0π6cos 05.0x t y +=，则（）（Ａ）波长为100 ｍ（Ｂ）波速为10 ｍ·ｓ-1 （Ｃ）周期为1/3 ｓ（Ｄ）波沿x 轴正方向传播 5、两分振动方程分别为x 1=3cos (50πt+π/4) ㎝和x 2=4cos (50πt+3π/4)㎝，则它们的合振动的振幅为（） (A) 1㎝（B ）3㎝（C ）5 ㎝（D ）7 ㎝ 6、一平面简谐波，波速为 μ=5 cm/s ，设t= 3 s 时刻的波形如图所示，则x=0处的质点的振动方程为（） (A) y=2×10－ 2cos (πt/2－π/2) (m) (B) y=2×10－ 2cos (πt + π) (m) (C) y=2×10－ 2cos(πt/2+π/2) (m) (D) y=2×10－ 2cos (πt －3π/2) (m) 7、一平面简谐波，沿X 轴负方向传播。x=0处的质点的振动曲线如图所示，若波函数用余弦函数表示，则该波的初位相为（）（A ）0 （B ）π (C) π /2 (D) － π /2 8、有一单摆，摆长m 0.1=l ，小球质量g 100=m 。设小球的运动可看作筒谐振动，则该振动的周期为（） (A) 2π （B ）32π （C ）102π （D ）52π 9、一弹簧振子在光滑的水平面上做简谐振动时，弹性力在半个周期内所做的功为 [ ] (A) kA 2 （B ）kA 2 /2 （C ）kA 2 /4 （D ）0

机械振动基础经验

机械振动基础复习提纲难得自己写份复习提纲，虽然是门选修课，但下周一下考3门还是压力很大的说，因此老师大发慈悲地提了些要点，因为是看完试卷后说的，故可信度应该比较高吧。总体上看，考试共考3章，特别提醒，绪论的一些小知识是会出现在填空题中的，下面也会提到。分值比重：第一章：40%不到一点，重点：1.2、1.4、1.5、1.6、1.10；1.8及1.10的傅里叶、拉格朗日变换法不考。第二章：40%多一点，重点：2.1、2.2、2.3、2.4；2.6不考。第三章：20%，重点：3.1，3.2、3.3以概念、简单技巧性的题目为主；3.4、3.5及以后部分均不考。下面是基本要点，原则上均要求理解掌握： 1、组成振动系统的三个基本元件：质量、弹簧、阻尼。振动现象（简谐运动）三要素：振幅、频率、初相位。其中强调频率为0并不代表振动函数为0，只是表示其未振动，没有振荡特性，图线是一根直线而已。(P9) 2、振动问题分类：已知系统模型、外载荷、求系统响应，称为响应计算或正问题;已知外载荷响应，求系统特性，称为系统识别或参数识别，也称为第一类逆问题；已知系统特性响应求载荷称为载荷识别，也称为第二类逆问题。（P3-P4） 3、单（多）自由度线性振动系统运动方程由二阶常系数微分方程（组）表示，且自由振动问题由齐次方程表示，受迫振动问题的运动方程为非齐次方程。（P8） 4、弹簧刚度系数的物理意义：使弹簧产生单位位移所需要施加的力。在振动系统中通常假定弹簧质量为0；线性振动（微幅振动）的范围内，通常认为弹簧总在线性变形的范围内；两弹簧串联后等效弹簧刚度如何计算？并联？（P12）对于角振动系统，弹簧为扭转弹簧，其刚度系数的物理意义是：使弹簧产生单位角位移所需要施加的力矩。（P14） 5、粘性阻尼系数的特点：阻尼器产生的阻尼力与阻尼器两端的相对速度成正比。（P32 -34) 6、什么是二阶线性常系数齐次微分方程的通解？非齐次微分方程的通解是对应齐次方程的通解加上非齐次方程的一个特解。（P20） 7、求解无阻尼单自由度系统的自由振动响应，就是确定求系统在给定的初始位移、初始速度下，系统运动方程的一个特解和通解的系数。 8、无阻尼单自由度系统的固有频率，仅取决于系统的刚度、质量，而与系统初始条件、所受外激励无关，是系统的固有属性。系统的质量越小，刚度越大，固有频率越高。要求掌握弧度制单位和频率之间的换算关系。（P10）

第8章波动学基础

第八章波动学基础 ◆本章学习目标 1．了解波的基本概念； 2．掌握最基本的波动——平面间谐波的波动方程及运动规律； 3．掌握波的能量特点； 4．掌握波具有的基本现象——反射、折射、干涉和驻波； 5．了解多普勒效应； 6．了解声波、超声波和次声波。 ◆本章教学内容 1．机械波的产生及间谐波； 2．波速、波长、周期和频率； 3．波动方程； 4．波的能量和能流； 5．惠更斯原理波的反射和折射； 6．波的叠加原理波的干涉； 7．驻波； 8．多普勒效应； 9．声波、超声波、次声波 ◆本章教学重点 1．间谐波方程及运动规律； 2．波的叠加及驻波。 ◆本章教学难点 1．波方程的建立及其意义； 2．驻波的运动特点； 3．多普勒效应。

§8.1 机械波的产生和传播简谐波振动和波动是密切关联又相互区别的两种运动形式。任何波动都是有振动引起的，激发波动的振动系统称为波源。波动分为两大类：一类是机械振动在媒质中的传播，称机械波。另一类是变化的电场和变化的磁场在空间的传播，称为电磁波。一、机械波的产生机械振动在弹性媒质中的传播过程称为机械波。就每一质点来说，只是做振动，就全部媒质来说，振动传播形成机械波。产生机械波的条件是：具有波源和弹性媒质。二、横波和纵波在波动中，如果质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，这种波称为横波。如果质点振动方向和波的传播方向相互平行，这种波称为纵波。各种复杂的波都可分解为横波和纵波。在波动中真正传播的是振动、波形和能量；波形传播是现象，振动传播是实质，能量传播是波动的量度。如果产生波动的波源作简谐振动，在振动传播过程中，从波源所在位置开始，媒质中各质点相继开始做简谐振动，如果媒质是各向同性均匀且完全弹性的（即媒质不消耗能量），则媒质中各质点的振动频率和波源相同，且各质点具有相同的振幅。这种波称为简谐波。三、波振面和波射线把波振面为球面的波动称为球面波，点波源在均匀媒质中产生的波就是球面波。把波振面为平面的波称为平面波。波的传播方向称为波射线。显然，在波振面上每一点，波射线总是和波阵面正交。图8-1所示，画出了这两种典型波的波阵面和波射线。图8-1波阵面和波射线

第4章振动与波动

第4章振动与波动一、选择题 1. 已知四个质点在x 轴上运动, 某时刻质点位移x 与其所受合外力F 的关系分别由下列四式表示(式中a 、b 为正常数)．其中不能使质点作简谐振动的力是 [ ] (A) abx F = (B) abx F -= (C) b ax F +-= (D) a bx F /-= 2. 在下列所述的各种物体运动中, 可视为简谐振动的是 [ ] (A) 将木块投入水中, 完全浸没并潜入一定深度, 然后释放 (B) 将弹簧振子置于光滑斜面上, 让其振动 (C) 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块 (D) 拍皮球时球的运动 3. 欲使弹簧振子系统的振动是简谐振动, 下列条件中不满足简谐振动条件的是 [ ] (A) 摩擦阻力及其它阻力略去不计 (B) 弹簧本身的质量略去不计 (C) 振子的质量略去不计 (D) 弹簧的形变在弹性限度内 4. 当用正弦函数或余弦函数形式表示同一个简谐振动时, 振动方程中不同的量是 [ ] (A) 振幅 (B) 角频率 (C) 初相位 (D) 振幅、圆频率和初相位 5. 如T4-1-5图所示，一弹簧振子周期为T ．现将弹簧截去一半，仍挂上原来的物体, 则新的弹簧振子周期为 [ ] (A) T (B) 2T (C) 3T (D) 0.7T 6. 三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定, 另一端连接质量为m 的物体, 但放置情况不同．如T4-1-6图所示，其中一个平放, 一个斜放, 另一个竖直放．如果让它们振动起来, 则三者的 [ ] (A) 周期和平衡位置都不相同 (B) 周期和平衡位置都相同 (C) 周期相同, 平衡位置不同 (D) 周期不同, 平衡位置相同 7. 如T4-1-7图所示，升降机中有一个做谐振动的单摆, 当升降机静止时, 其振动周期为2秒; 当升降机以加速度上升时, 升降机中的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期相比，将 [ ] (A) 增大 (B ) 不变 (C) 减小 (D) 不能确定 T 4-1-6图 T 4-1-7图 T 4-1-5图

振动与波动(习题与答案)

确定，即 4. 周期与频率作谐振动的物体完成一次全振动所需的时间T 称为周期，单位时间内完成的振动次数γ称为频率。周期与频率互为倒数，即 ν = 1T 或 T 1=ν 5. 角频率(也称圆频率）ω 作谐振动的物体在2π秒内完成振动的次数，它与周期、频率的关系为 ω π=2T 或 πν=ω2 6. 相位和初相谐振动方程中（?+ωt ）项称为相位，它决定着作谐振动的物体的状态。t=0时的相位称为初相，它由谐振动的初始条件决定，即应该注意，由此式算得的?在0~2π范围内有两个可能取值，须根据t=0时刻的速度方向进行合理取舍。 7. 旋转矢量法作逆时针匀速率转动的矢量，其长度等于谐振动的振幅A ，其角速度等于谐振动的角频率ω，且t=0时，它与x 轴的夹角为谐振动的初相?，t=t 时刻它与x 轴的夹角为谐振动的相位?ω+t 。旋转矢量A 的末端在x 轴上的投影点的运动代表着质点的谐振动。 8. 简谐振动的能量作谐振动的系统具有动能和势能，其动能 )(sin ?+ωω==t A m m E k 22222 12 1v 势能 )(cos ?+ω==t kA kx E p 2222 12 1 机械能 22 1 kA E E E p k =+= 9. 两个具有同方向、同频率的简谐振动的合成其结果仍为一同频率的简谐振动，合振动的振幅初相 2 2112211?+??+?= ?cos cos sin sin tan A A A A （1）当两个简谐振动的相差),,,( 210212±±=π=?-?k k 时，合振动振幅最大，为 21A A +，合振动的初相为1?或2?。

机械振动学复习试题

（一）一、填空题（本题15分，每空1分） 1、不同情况进行分类，振动(系统)大致可分成，（）和非线性振动；确定振动和（）；（）和强迫振动；周期振动和（）；（）和离散系统。 2、在离散系统中，弹性元件储存( )，惯性元件储存（），( )元件耗散能量。 3、周期运动的最简单形式是（），它是时间的单一（）或（）函数。 4、叠加原理是分析（）的振动性质的基础。 5、系统的固有频率是系统（）的频率，它只与系统的（）和（）有关，与系统受到的激励无关。二、简答题（本题40分，每小题10分） 1、简述机械振动的定义和系统发生振动的原因。（10分） 2、简述振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。（10分） 3、共振具体指的是振动系统在什么状态下振动？简述其能量集聚过程？（10分） 4、多自由系统振动的振型指的是什么？（10分）三、计算题（本题30分） 1、求图1系统固有频率。（10分） 2、图2所示为3自由度无阻尼振动系统。 (1)列写系统自由振动微分方程式（含质量矩阵、刚度矩阵）（10分）； (2)设1234t t t t k k k k k ====，123/5I I I I ===，求系统固有频率（10分）。解：1)以静平衡位置为原点，设123,,I I I 的位移123,,θθθ为广义坐标，画出123,,I I I 隔离体，根据牛顿第二定律得到运动微分方程： 1111212222213233333243()0 ()()0()0 θθθθθθθθθθθθθ?++-=? +-+-=?? +-+=?t t t t t t I k k I k k I k k 图1 图2

大学物理习题解答8第八章振动与波动 (2)

第七章电磁感应本章提要 1. 法拉第电磁感应定律 · 当穿过闭合导体回路所包围面积的磁通量发生变化时，导体回路中就将产生电流，这种现象称为电磁感应现象，此时产生的电流称为感应电流。 · 法拉第电磁感应定律表述为：通过导体回路所包围面积的磁通量发生变化石，回路中产生地感应电动势i e 与磁通量m Φ变化率的关系为 d d t ＝－F e 其中Φ为磁链，负号表示感应电动势的方向。对螺线管有N 匝线圈，可以有 m N Φ=Φ。 2. 楞次定律 · 楞次定律可直接判断感应电流方向，其表述为：闭合回路中感应电流的方向总是要用自己激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 3. 动生电动势 · 磁感应强度不变，回路或回路的一部分相对于磁场运动，这样产生的电动势称为动生电动势。动生电动势可以看成是洛仑兹力引起的。 · 由动生电动势的定义可得： ()d b ab a e 醋ò＝v B l · 洛伦兹力不做功，但起能量转换的作用。 4. 感生电动势 ·当导体回路静止，而通过导体回路磁通量的变化仅由磁场的变化引起时，导体中产生的电动势称为感生电动势。 d d d d d d L S t t e F =??蝌?－＝－i E r B S 其中E i 为感生电场强度。 5. 自感

· 当回路中的电流发生变化，它所激发的磁场产生的通过自身回路的磁通量也会发生变化，此变化将在自身回路中产生感应电动势，这种现象称为自感现象，产生的电动势为自感电动势，其表达式为： d d L i L t e =-（L 一定时）负号表明自感电动势阻碍回路中电流的变化，比例系数L 称为电感或自感系数。 · 自感系数表达式为： L i Y = · 自感磁能 21 2 m W LI = 6. 互感 · 对于两个临近的载流回路，当其中一回路中的电流变化时，电流所激发的变化磁场在另一回路中产生感应电动势。这种现象称为互感现象，对应产生的电动势称为互感电动势，其表达式为： 121d d i M t e =-（M 一定时）其中M 为互感系数。 2112 12 M i i Y Y = = 7. 麦克斯韦方程组回顾有关描述静电场和稳恒磁场的基本性质的4个方程： ● 静电场高斯定理 0d D S S q ?=?? ● 稳恒磁场的高斯定理 d 0B S S =??? ● 静电场的环路定理 d 0E l l ?=? ● 稳恒磁场的安培环路定理 0d H l L I ?=? 根据上述4个方程，考虑电场或磁场的变化，麦克斯韦对上述方程进行修改，得到如下一组描述任何电场和磁场的方程组。 0d S q =??D S

第9章振动学基础答案

第9章振动学基础答案 9.4 一个运动质点的位置与时间的关系为 m t x ??? ??+=32 5cos 1.0ππ , 其中x 的单位是 m , t 的单位是s .试求：（1）周期、角频率、频率、振幅和初相位；（2）t =2s 时质点的位移、速度和加速度. 解：（1）由题中质点位置与时间的关系便知，振幅A =0.1m ，初相位3 π?= ，角频率 s rad /2 5πω=，频率Hz 45 = ν，周期s f T 8.05 41=== （2）??? ??+-==325sin 41πππυt dt dx ；??? ??+-==32 5cos 85222 πππt dt x d a 则当t=2s 时，质点的位移，速度和加速度分别为 m x 05.03cos 1.0322 5 cos 1.0-=-=??? ??+?=πππ； s m /68.08 33 sin 4 1322 5 sin 4 1===?? ? ??+?-=ππππππυ 222/1.33cos 85322 5 cos 85s m a ==??? ??+?-=πππππ 9.5 一个质量为2.5kg 的物体，系于水平放置的轻弹簧的一端，弹簧的另一端被固定.若弹簧受10N 的拉力,其伸长量为5.0cm,求物体的振动周期. 解：由kx f =可得弹簧的经度系数为 m N x f k /10210 510 22 ?=?==- 弹簧振子的周期 s k m T 70.010 25.2222=?==ππ 9.6 如图9.27图所示 ,求振动装置的振动频率,已知物体的质量为m ,两个轻弹簧的劲度系数为1k 和2k 。解：设物体离开平衡位置的位移是x ，此时物体所受合力x k k f )(21+-=作为线性回复力，则有02 1=++x m k k x 故m k k 21+=ω m k k 2 121 +=π ν

机械振动理论基础及应用

东北大学研究生考试试卷考试科目：机械振动理论基础及应用课程编号：阅卷人：考试日期： 2012.06 姓名：黄孙进学号： 1100487 注意事项 1．考前研究生将上述项目填写清楚 2．字迹要清楚，保持卷面清洁 3．交卷时请将本试卷和题签一起上交东北大学研究生

摘要机械振动理论是研究机械振动的理论、技术及设备的一门的学科。它是机械振动学、振动利用工程等的理论基础。其理论应用在人类生活与生产等各个方面均获得广泛应用，并已扩展到生物工程与社会经济等众多领域，目前它日趋完善，由于该学科所涉及的有关技术与工农业生产及人类生活联系十分密切，已正真成为人类生产活动与生活过程中一种不可缺少的理论与必要的机制。本文主要简要的介绍了如下几方面： (1) 介绍了机械振动的基本理论，振动的简史，振动的模型和振动的分类。 (2) 机械振动理论基础在新兴课程振动利用工程中的应用，以及非线性动力学在机械振动中的应用。 (3) 机械振动的实际应用。关键词：机械振动理论基础；非线性振动；振动利用；机械振动的应用

目录摘要 ...................................................................... I 绪论 (1) 第1章机械振动简介 (2) 1.1 机械振动发展简史 (2) 1.2 机械振动系统的模型 (3) 1.3 机械振动的种类 (4) 第二章机械振动理论基础衍生分支学科—振动利用工程 (6) 2.1“振动利用工程”的概念和理论框架 (6) 2.1.1提出了“振动利用工程”的概念 (6) 2.1.2构建了该学科的理论框架 (6) 2.1.3完善了该学科某些分支的理论 (7) 2.2振动利用工程中的若干新工艺理论与技术 (7) 2.3非线性动力学理论在振动机械中的应用 (8) 2.3.1提出了惯性力项为非线性力学新模型 (8) 2.3.2提出了不对称的软式的分段线性的非线性的力学模型 (10) 2.3.3构建了带有间隙的滞回非线性的力学模型 (12) 2.3.4构建了振动机分段慢变与双参数慢变的非线性动力学模型 (15) 2.3.5研究了大长度振动机弹性弯曲的理论 (15) 第三章机械振动应用状况 (16) 3.1振动时效 (16) 3.2利用微振动的台阵记录研究浅部S波速度结构。 (16) 展望 (21)

机械振动学课程教学大纲

《机械振动学》课程教学大纲授课专业：学时数：36 学分数：2 一、课程的性质和目的随着生产技术的不断发展，现代工业对产品精度、工程质量、可靠性以及噪声的要求不断提高，在设计产品时必须进行振动学分析。机械振动学是基础理论课过渡到设计课程的技术基础课，通过机械振动学的学习，培养学生具有机械振动学的基本概念，了解振动对机械工作精度、疲劳寿命、动态品质的影响，掌握必要的机械振动学基础知识，具备比较熟练的机械振动的计算和分析能力。二、课程教学内容第一章导论（4学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.机械振动的基本概念和分类；2.机械振动的一般分析过程；3.简谐振动及其表示方法；4.简谐振动的合成；5.谐波分析。要求一般理解与掌握的内容有：简谐振动的复数表示法。难点：机械振动的基本概念和一般分析过程。第二章单自由度系统振动（12学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.无阻尼单自由度系统自由振动的建模、计算及分析；2.固有频率和组合弹簧的等效刚度系数；3.有阻尼单自由度系统自由振动的建模及分析；4.单自由度系统简谐受迫振动的建模及分析；5.机械系统振动的能量关系。要求一般理解与掌握的内容有：1.系统等效质量和弹性元件的等效刚度的计算；2.有阻尼单自由度系统自由振动的计算；3.单自由度系统简谐受迫振动的计算；4.非简谐激振产生的受迫振动。难点：自由振动和受迫振动的计算及分析；系统的等效质量和弹性元件的等效刚度的计算。第三章两自由度系统振动（8学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.两自由度系统振动微分方程；2.两自由度系统自由振动的分析；3.两自由度系统受迫振动的分析；4.坐标耦合、坐标变换及主坐标。要求一般理解与掌握的内容有：两自由度系统受迫振动的计算。难点：频率方程、振型、模态向量、坐标耦合、坐标变换及主坐标等基本概念。第四章多自由度系统振动（12学时）要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：1.质量系数、刚度系数、阻尼系数及其矩阵表达式；2.建立多自由度系统振动微分方程的方法。3．固有频率、主振型、模态向量及其正规化、模态矩阵；5.模态分析法；6.多自由度系统自由振动的分析；6.多自由度系统受迫振动的分析。要求一般理解与掌握的内容有：1.质量矩阵与刚度矩阵的正定性质；2.矩阵迭代法；3.多自由度系统振动的计算。难点：模态向量、模态矩阵及模态分析法。

第三章振动学基础

第九章振动学基础 1、教学目标和基本要求：理解什么是简谐振动，理解描述简揩振动的几种方法。掌握简揩振动的基本规律。理解同方向、同频率的两个简谐振动的合成。 2、教学内容： § 9-1 简谐运动的规律 § 9-2 简谐振动的描述 § 9-3 简谐振动的合成 §9-1 简谐振动的规律一、简谐振动 1、振动的定义所谓振动是指物理量在某一个数值附近来回往复的变化。 2、常见的振动绝大多数物理量都能实现振动。最常见的是力学量和电磁学量的振动。如位置、速度、加速度的振动，力、动量和能量等力学量的振动，统称为机械振动；如电流、电压、电功率、电磁场等电磁学量的振动，统称为电磁震荡。机械振动比较直观，易于理解，在大学物理中我们主要讨论机械振动。 3、振动分类：受迫振动；自由振动 4、简谐振动什么是简谐振动？如果一个物体对于平衡位置的位移按余弦函数的规律随时间变化，我们说物体的运动是简谐振动。常见简谐振动模型：简谐振动是最简单、最基本的振动，例如弹簧振子的无阻尼振动就是简谐振动。如图所示，一个轻质弹簧的一端固定，另一端结一个可以在水平光滑面上自由运动的物体，若所有的摩擦都可以忽略，这就是一个无阻尼的弹簧振子。在弹簧处于自然长度时，物体处于平衡位置O，以O为原点设立Ox坐标轴。如果移动物体到x=A处然后释放，则物体会在Ox坐标轴上O点两侧作往复运动。把物体当作质点来讨论，可以证明物体对于平衡位置的位移(如果选取平衡点为坐标轴的原点，也可以称为位置)x将按余弦函数的规律随时间t变化，因此，物体的这种振动就是简谐振动。物体受力：F kx =- 加速度：/k a F m x m ==- 其中k和m为正常数，设

第7讲 基础引起的振动与隔振