阻尼振动 受迫振动汇总

振动类型项 目
自由振动
受力情况 回复力
振动周期 或频率
由系统本身 性质决定， 即固有周期 或固有频率
振动能量
振动物体的 机械能不变
弹Байду номын сангаас振子或
常见例子
单摆
受迫振动
周期性驱 动力作用
由驱动力的 周期或频率 决定，即T
＝T驱或f＝f
驱
由产生驱动 力的物体提
供
机械工作时 底座发生的
共振 周期性驱 动力作用
1.4 阻尼振动 受迫振动
向睿
一、阻尼振动
如图1-4-1所示，在鼓皮上放几 颗米粒，猛敲一下鼓，观察米粒在 鼓皮上的运动.
猛敲一下鼓皮，开始时鼓声很大，随后迅速变弱.在鼓 皮上放一些米粒，开始时它跳动的幅度很大，随着鼓声变弱 ，米粒跳动的幅度变小.由此可知，鼓皮振动的振幅变小了. 这是振动的鼓皮受到阻力的缘故.弹簧振子和单摆在振动过 程中振幅总会不断减小，这是因为它们不可避免地要受到摩 擦力等阻力的作用.
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振动物体的固有频
率。
为什么：登山运动员登山时严禁大声喊叫??
因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固 有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十 分严重。
（1）军队、火车过桥时要放慢速度. （2）机器运转时为了防止共振要调节转速 . （3）在振动物体底座加防振垫． （4）装修剧场、房屋时使用吸声材料等等．
生活中的共振现象
1831年，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。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
共 振 筛
声音的共鸣 ——声音的共振现象 共鸣箱 ————音叉下面所装的空箱
微波炉加热原理: 食物中水分子的振动频率约为25000MHz ，具有
大致相同频率的电磁波称为 “微波” 。微波炉加 热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中 的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转 化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热 是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。
10m/s
3、关于受迫振动，以下说法中正确的是( BD ) A．是在一恒力作用下的振动 B．振动频率可能大于或小于系统的固有频率 C．振动频率一定等于固有频率 D．振动频率一定等于驱动力的频率
4、关于共振的防止和利用，应做到（ BD ） A、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的
固有频率 B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的
拓展训练
1、如下图所示，五个摆球悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A 是摆球质量较大的摆，让它振动后带动其它摆振动，下列结论
正确的是: （ AD ）
A.其它摆的振动周期与A摆相同 B.其它各摆的振幅都相同 C.其它各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D. 其它各摆的振动周期不同，D摆的周期最大
B
A
E
C
D
2、支持列车车厢的弹簧固有频率为2Hz， 若列车行驶在每根长为12.5m的铁轨连成的 铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢 振动的剧烈程度最大？ （g=10m/s2）
洗衣机把衣服脱水完毕切断电源后，电动机 由于惯性还要转一会儿才能停下来，在这个过程 中，洗衣机的振动剧烈程度有变化，其中有一阵 子最剧烈。
唐朝时候洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器， 经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处 求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的，闻讯特去 看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之 作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到 你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨 几下，乐器便再也不会自动作响了。
T驱＝T固或f驱 ＝f固
振动物体获 得的能量最
大 共振筛、声
四、共振的应用和防止
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。
2．阻尼振动和无阻尼振动的比较
振动类型 比较项目
阻尼振动
无阻尼振动
不受阻力作用或受到
产生条件
受到阻力作用
阻力作用，但外界补
充能量
振幅
如果没有能量补充，物 体的振幅会 越来越小
振幅 恒定
振动图像
实例
用锤敲锣，由于锣的振 动，发出响亮的锣声， 弹簧振子的振动，单 但锣声越来越弱，振幅 摆的振动 越来越小，属阻尼振动
实验表明：
物体做受迫振动时，振动稳定后的频率总等于 驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系.
受迫振动物体：
f f驱
T T驱
三、共振
如图1-4-4所示，在一根张紧
的绳子上挂几个摆，其中A、B、
C的摆长相等.以A摆为驱动摆， 让A摆振动，观察其余各摆做受 迫振动的振幅.思考以下问题：
你认为驱动力频率与固有频 率满足什么关系，才能使受迫振 动的振幅最大？
动.若把手以30r/min的转速匀速转动，当弹簧振子的振动稳
定后，它的振动周期2为
s.
固有频率 C、防止共振危害时，应尽量使驱动力的频率接近或等于振
动物体的固有频率 D、防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固
有频率
5、如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把
手B而用手拉振子，放手后让其上下振动，其作30次全振动
所用的时间是15s.如果匀速转动把手，弹簧振子也可上下振
系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝 ，振动能量逐渐转变为其他能量，这种振动叫做阻尼振 动.
系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回 复力作用下的振动，称为自由振动，又叫做无阻尼振动.
自由振动的频率，叫做系统的固有频率.固有频率由 系统本身的特征决定.
图1-4-2 图1-4-2(a)(b)分别是自由振动和阻尼振动的振动图像.
思考讨论： 用什么方法才能得到持续的振动呢？
受迫振动实例：
1.收音机喇叭纸盘的振动 2.钟表的摆动 3.洗衣机工作时即可的振动 4.跳板在人走过时发生的振动 5.机器底座在机器运转时发生的振动 6.听到声音时耳膜的振动 7.电磁打点计时器的振针所做的振动 ......
请思考受迫振动的频率跟什么有关呢?