共振現(xiàn)象及其應(yīng)用ppt課件

共振現(xiàn)象及其應(yīng)用,MW0R00SiteQE2014/02/25,目錄,共振的危害,唐朝洛陽有個和尚喜歡彈撥樂器磬.奇怪的是，靜靜的磬經(jīng)常自鳴自響，無緣無故地發(fā)出嗡嗡的聲音.磬無故而鳴，使和尚大為驚奇，漸漸由驚而疑，由疑而怯，以為是妖孽作怪，結(jié)果憂慮成疾，病倒在床.一天，和尚向前來探望他的朋友訴說了內(nèi)心的憂慮.正在說話時，寺院里的鐘聲響了，說來奇怪，磬也發(fā)出了嗡嗡的響聲.和尚的朋友明白了原由，悄悄用鋼銼在磬上銼了幾處.從此之后，磬再也不會無故發(fā)聲了.和尚以為妖怪已被趕走，心事頓消，病也不治而愈.,和尚的心病,共振的現(xiàn)象,共振的現(xiàn)象,磬為什么會不敲自鳴呢？這是共振引起的一種現(xiàn)象.當(dāng)一物體的振動頻率與另一物體的固有頻率一致時，前者的振動能引發(fā)后者的振動.磬的頻率偶然地和鐘的頻率一樣，因此每當(dāng)鐘響時,磬也因共振而發(fā)出嗡嗡之聲.,磬自鳴原因,共振概念,共振現(xiàn)象是指一個物理系統(tǒng)在其自然的振動頻率下趨于從周圍環(huán)境吸收更多能量的趨勢。共振在聲學(xué)中亦稱“共鳴”，在電學(xué)中，振蕩電路的共振現(xiàn)象稱為“諧振”。一般來說一個系統(tǒng)（不管是力學(xué)的、聲響的還是電子的）有多個共振頻率，在這些頻率上振動比較容易，在其它頻率上振動比較困難。假如引起振動的頻率比較復(fù)雜的話（比如是一個沖擊或者是一個寬頻振動）一個系統(tǒng)一般會“挑出”其共振頻率隨此頻率振動，事實上一個系統(tǒng)會將其它頻率過濾掉。,共振的條件,系統(tǒng)在周期性外力(強迫力)作用下發(fā)生受迫振動.在受迫振動時，如果外力的頻率跟系統(tǒng)的固有振動頻率接近或相等時，受迫振動達極大值，這種現(xiàn)象叫做共振.,條件,分類,共振的條件,周期性的驅(qū)動力跟振動“合拍”時，每次驅(qū)動力都跟物體的速度方向一致，驅(qū)動力做的都是正功，故振幅越來越大，能量也越來越大.當(dāng)驅(qū)動力不與振動“合拍”時，它做的一部分是負(fù)功，振動系統(tǒng)所得能量要少，引不起共振.,共振的條件,原因,物體的振幅與驅(qū)動力的關(guān)系圖如下：,共振的危害,共振的危害,Tacoma大橋倒塌時,美國Tacoma大橋倒塌前,每年肆虐于沿海各地的熱帶風(fēng)暴，也是借助于共振為虎作倀，才會使得房屋和農(nóng)作物飽受摧殘。因為風(fēng)除了產(chǎn)生沿著風(fēng)向的一個風(fēng)向力外，還會對風(fēng)區(qū)的構(gòu)筑物產(chǎn)生一個橫力，而且風(fēng)在表面的漩渦在一定條件下產(chǎn)生脫落，從而對構(gòu)筑物產(chǎn)生一個震動。要是風(fēng)的橫力產(chǎn)生的震動頻率和構(gòu)筑物的固定頻率相同或者相近時，就會產(chǎn)生風(fēng)荷載共振.,1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀，盡管當(dāng)時的風(fēng)速還不到設(shè)計風(fēng)速限值的1/3，可是因為這座大橋的實際的抗共振強度沒有過關(guān)，所以導(dǎo)致事故的發(fā)生。,橋梁倒塌,共振的危害,在冰山雪峰間，動物的吼叫聲引起空氣的振動,當(dāng)頻率等于雪層中某一部分的固有振動頻率時,會發(fā)生共振,形成雪崩,因此,登山隊員嚴(yán)禁高聲說話.,雪崩,共振的危害,輪船在航行時，會受到周期性的波浪沖擊而左右搖擺.如果波浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率相同，就會發(fā)生共振，擺幅增大，甚至可以使船傾覆.這時可以改變船的航向和速度，使波浪沖擊的頻率遠(yuǎn)離船的固有頻率.,翻船,機器損壞,機器在工作時由于零部件的運動，也會產(chǎn)生周期性的策動力，使機器因共振而受到順壞。為了避免共振，設(shè)計時要注意機器的轉(zhuǎn)速使機器的固有頻率不與策動力的頻率接近。機床運轉(zhuǎn)時，運動部分總會有某種不對稱性，從而對機床的其他部件施加周期性作用力引起這些部件的受迫振動，當(dāng)這種作用力的頻率與機床的固有頻率接近或相等時，會發(fā)生共振，從而影響加工精度，加大機械鋼鐵的疲勞破壞，加大機械的損害力度。,共振的危害,共振的利用,樂器的共鳴箱,鋼琴提琴二胡等樂器的木制琴身,就是利用了共振現(xiàn)象使其成為一共鳴箱(盒),將優(yōu)美悅耳的音樂發(fā)送出去,以提高音響效果.,共振的利用,電磁共振,共振的利用,電磁共振在生活與生產(chǎn)中都有很多的應(yīng)用，特別是在無線電技術(shù)中.收音機的調(diào)諧裝置就是利用了電磁共振現(xiàn)象，以接受某一頻率的電臺廣播.電臺通過天線發(fā)射出短波/長波信號，收音機通過將天線頻率調(diào)至和電臺電波信號相同頻率來引起共振，將電臺信號放大，再經(jīng)過過濾后傳至喇叭發(fā)聲。,在修建橋梁時需要把管柱插入江底作為基礎(chǔ),如果使打樁機打擊管柱的頻率跟管柱的固有頻率一致,管柱就會發(fā)生共振而激烈振動,使周圍的泥沙松動,管柱就較容易克服泥沙的阻力,下插到江底.在建筑工地，建筑工人在澆灌混凝土的墻壁或地板時，為了提高質(zhì)量，總是一面灌混凝土，一面用振蕩器進行震蕩，使混凝土之間由于振蕩的作用而變得更緊密、更結(jié)實。,共振法打樁,共振的利用,共振的利用,共振武器,國外正在研制一種武器,它不用子彈、炮彈,也不用激光,而是以聲波作“子彈”來殺傷敵人,這就是次聲武器.當(dāng)次聲武器發(fā)出的次聲波頻率同人體肌肉、內(nèi)臟器官的固有振蕩頻率吻合時,能引起肌肉及內(nèi)臟器官的共振,使人的五臟六腑破裂,導(dǎo)致死亡.,共振的防止,基本方法：破壞外力的周期性改變物體的固有頻率改變外力的頻率增大系統(tǒng)的阻尼,共振的防止,汽車減振裝置,汽車減振裝置有三級濾波：最下面是由輪軸和輪胎組成的“彈簧-質(zhì)量”系統(tǒng)；車身和底座彈簧構(gòu)成第二級；乘客和座位彈簧構(gòu)成第三級。當(dāng)質(zhì)量較大而彈簧的勁度系數(shù)相對來說比較小時，各級振動系統(tǒng)的固有頻率足夠低，就可以形成一個低通過濾器，把大部分有害的高頻振動濾掉。,共振的防止,隔音裝置,播音室對隔音要求很高，常用加厚地板、墻壁的辦法，使它的固有頻率和聲音的頻率相差很多，從而使聲音的振動不會引起墻壁和地板的共振.,共振的防止,增加固有頻率,電動機要安裝在水泥澆注的地基上，與大地牢牢相連，或要安裝在很重的底盤上，為的是改變基礎(chǔ)部分的固有頻率，以增大與電機的振動頻率(策動力頻率)之差來防止