高二物理競(jìng)賽阻尼振動(dòng)課件

阻尼振動(dòng)位移時(shí)間曲線§1阻尼振動(dòng)阻尼振動(dòng)：系統(tǒng)在阻力作用下能量或振幅隨時(shí)間減小的振動(dòng)。阻尼力減幅振動(dòng)例1：質(zhì)量為10g的物體沿x軸作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅A=10cm，周期T=4.0s，t=0時(shí)位移x0=–5.0cm，且物體朝–x方向運(yùn)動(dòng)，求

t=1.0s時(shí)物體的位移；

t=0之后何時(shí)物體第一次到達(dá)x=5.0cm處；第二次和第一次經(jīng)過(guò)x=5.0cm處的時(shí)間間隔。分析：據(jù)已知可畫出t=0時(shí)振幅矢量圖A=10cmt=0時(shí)x0=–5.0cm；且朝–x方向運(yùn)動(dòng)Oω-5.010t=0x練習(xí)：某簡(jiǎn)諧振動(dòng)如圖所示，求振動(dòng)方程；(1)t=1.0s時(shí)物體的位移(2)畫出相量圖第一次到達(dá)5.0t1t2xωt=0－5.010(3)由相量圖可知另，解析法：xω5.0t=0t1t2－5.0102.若已知一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，它所受的合外力與它對(duì)于平衡位置的位移成正比而反向，即由微分方程的理論證明：結(jié)論：質(zhì)點(diǎn)一定作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)?！?.7受迫振動(dòng)共振系統(tǒng)在周期性外力（驅(qū)動(dòng)力）持續(xù)作用下的振動(dòng)。共振頻率共振振幅在弱阻尼情況下，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振幅達(dá)到極大值——共振18世紀(jì)中葉，一隊(duì)士兵在指揮官的口令下，邁著威武雄壯、整齊劃一的步伐，通過(guò)法國(guó)昂熱市一座大橋，快走到橋中間時(shí)，橋梁突然發(fā)生強(qiáng)烈的顫動(dòng)并且最終斷裂坍塌，造成許多官兵和市民落入水中喪生。后經(jīng)調(diào)查，造成這次慘劇的罪魁禍?zhǔn)?，正是共振！因?yàn)榇箨?duì)士兵齊步走時(shí)，產(chǎn)生的一種頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動(dòng)加強(qiáng)，當(dāng)它的振幅達(dá)到最大限度直至超過(guò)橋梁的抗壓力時(shí)，橋就斷裂了。類似的事件還發(fā)生在俄國(guó)和美國(guó)等地。有鑒于此，所以后來(lái)許多國(guó)家的軍隊(duì)都有這么一條規(guī)定：大隊(duì)人馬過(guò)橋時(shí)，要改齊走為便步走。共振的危害古希臘的學(xué)者阿基米德曾豪情萬(wàn)丈地宣稱：給我一個(gè)支點(diǎn)，我能撬動(dòng)地球。而現(xiàn)代的美國(guó)發(fā)明家特斯拉更是“牛氣”，他說(shuō)：用一件共振器，我就能把地球一裂為二！

一個(gè)小故事：一天，特斯拉來(lái)到華爾街，爬上一座尚未竣工的鋼骨結(jié)構(gòu)樓房，從大衣口袋里掏出一件小物品，把它夾在其中一根鋼梁上，然后按動(dòng)上面的一個(gè)小鈕。數(shù)分鐘后，可以感覺(jué)到這根鋼梁在顫抖。慢慢地，顫抖的強(qiáng)度開(kāi)始增加，延伸到整座樓房。最后，整個(gè)鋼骨結(jié)構(gòu)開(kāi)始吱吱嘎嘎地發(fā)出響聲，并且搖擺晃動(dòng)起來(lái)。驚恐萬(wàn)狀的鋼架工人以為建筑出現(xiàn)了問(wèn)題，甚至是鬧地震了，于是紛紛慌忙地從高架上逃到地面。眼見(jiàn)事情越鬧越大，他覺(jué)得這個(gè)惡作劇該收?qǐng)隽耍谑?，把那件小物品收了回?lái)，然后從一個(gè)地下通道悄悄地溜開(kāi)了，留下工地上的那些驚魂甫定、莫名其妙的工人。持續(xù)發(fā)出的某種頻率的聲音會(huì)使玻璃杯破碎。機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)可以因共振而損壞機(jī)座。高山上的一聲大喊，可引起山頂?shù)姆e雪的共振，頃刻之間造成一場(chǎng)大雪崩。行駛著的汽車，如果輪轉(zhuǎn)周期正好與彈簧的固有節(jié)奏同步，所產(chǎn)生的共振就能導(dǎo)致汽車失去控制，從而造成車毀人亡……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(huì)使得房屋和農(nóng)作物飽受摧殘。1940年，美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀。共振的危害1940年7月1日美國(guó)Tocama懸索橋因共振而坍塌共振技術(shù)普遍應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及分子、原子物理學(xué)、工程技術(shù)等幾乎所有的科技領(lǐng)域。如：1.音響設(shè)備中揚(yáng)聲器紙盆的振動(dòng)，各種弦樂(lè)器中音腔在共鳴箱中的振動(dòng)等利用了“力學(xué)共振”；2.電磁波的接收