機(jī)械振動(dòng)ppt課件.ppt

1、第十一章簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，圖示我國(guó)返回式衛(wèi)星開(kāi)展環(huán)境等結(jié)晶研究的裝載桶正在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。 主要講課：物理教室張孟Email:理解簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)、教育要求1振幅、周期、相位，以及共振運(yùn)動(dòng)的速度、加速度等概念深入理解2簡(jiǎn)并性共振的特征，建立共振方程式，理解其意義理解3簡(jiǎn)并性共振的旋轉(zhuǎn)矢量法，分析討論問(wèn)題4個(gè)同向， 理解同頻率的合成規(guī)則，理解相互垂直的共振運(yùn)動(dòng)的合成，機(jī)械振動(dòng)：物體在一定位置附近進(jìn)行的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)振動(dòng)：記述物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量在一定數(shù)值附近周期性變化。 物質(zhì)的普遍運(yùn)動(dòng)形式：簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)：最簡(jiǎn)單最基本的振動(dòng)是各種形式的振動(dòng)的基礎(chǔ)，11-1簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)及其特征，彈簧振子及其運(yùn)動(dòng)解析(理想模型)，彈

2、簧振子的振動(dòng)，平衡位置(o ) :物體受到的外力為零的位置。二簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、一個(gè)運(yùn)動(dòng)特征、簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)判據(jù)(可滿足任何一個(gè))，注：量x不限于位移，可以是角度、電量、電壓、磁感應(yīng)強(qiáng)度廣義簡(jiǎn)并性諧振運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)特征、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，也可以是三種常見(jiàn)的簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，一個(gè)垂直彈簧振子，例如垂直懸簧證明物體的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)。 以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，向下方向?yàn)檎较?，?chuàng)建坐標(biāo)。 在任意位移y下，物體的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，在平衡位置中，當(dāng)角位移小時(shí)(小于5 )，對(duì)雙擺、雙擺、簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)方程式、振動(dòng)量x隨著時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系即x=進(jìn)行研究，振蕩周期3周期、頻率、角頻率的物體一次完全振動(dòng)為止的時(shí)間另外，將單位時(shí)間

3、內(nèi)物體完全振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)作頻率，用下式表示，單位Hz、角頻率(也稱(chēng)作圓頻率)，單位為rad/s。 注：周期和頻率僅與振動(dòng)系統(tǒng)自身的物理性質(zhì)有關(guān)。 由振動(dòng)系統(tǒng)固有的屬性決定，所以稱(chēng)為固有周期和固有振動(dòng)頻率。 因此，彈簧振子的周期例如為心臟跳動(dòng)80次/分鐘，周期為動(dòng)物的心率(參考值，單位：Hz )、昆蟲(chóng)的翅膀振動(dòng)的頻率(Hz )、雌性蚊子355415雄性蚊子455600蒼蠅330的初始相位():確定初始時(shí)刻的簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，5 常數(shù)a和的決定，例1質(zhì)點(diǎn)沿x軸進(jìn)行簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，平衡位置位于x軸原點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)的時(shí)間為0.63s，求出以下情況下的振動(dòng)方程式。 1)t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)原點(diǎn)，朝

4、向x軸向正方向運(yùn)動(dòng)，速率為0.6m/s。 2) t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)超過(guò)0.03m時(shí)，向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，速率為0.6m/s。 解： (1)、振動(dòng)方程式、(2)、振動(dòng)方程式、思考問(wèn)題：什么是簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)？ 下一個(gè)運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)嗎？ 1完全彈性球在硬地面上的跳動(dòng)小球沿著半徑大的光滑凹球面滾動(dòng)(假設(shè)小球通過(guò)的弧短)。 兩個(gè)單擺與其平衡位置分開(kāi)，引體向上線與垂直方向成小角度，然后放開(kāi)該擺，從放開(kāi)的時(shí)候開(kāi)始補(bǔ)正時(shí)間，這個(gè)角度是振動(dòng)的初相嗎？ 單擺的角速度是振動(dòng)的角頻率嗎？ 6簡(jiǎn)并性動(dòng)能；1 )動(dòng)能；2 )勢(shì)能；情況與動(dòng)能相同。3 )根據(jù)機(jī)械能、簡(jiǎn)并性共振系統(tǒng)機(jī)械能量守恒、初始能量求出振幅，根據(jù)能量守恒簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)

5、差分方程(將能量守恒式導(dǎo)出到t )，以勢(shì)曲線、例質(zhì)量為物體，以振幅為簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，求出其最大加速度：解(1) 1振動(dòng)量x隨時(shí)間推移而為佟弦(或正弦) 的規(guī)律變化，任一點(diǎn)的斜率為振動(dòng)速度v，與2曲線的峰值(或谷)對(duì)應(yīng)的x值的大小為振幅a，3 t=0時(shí)振子的位置決定振動(dòng)初始相位，4振子經(jīng)過(guò)1個(gè)周期完成1次振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)恢復(fù)到初始狀態(tài)，經(jīng)過(guò)時(shí)間為t，=。 (k=0、1、2、)，兩振動(dòng)步調(diào)相同，稱(chēng)為同相，=(2k 1)，(k=0、1、2、)，兩振動(dòng)步調(diào)相反，稱(chēng)為反相，5振動(dòng)曲線的圖像，注：進(jìn)，延遲以小的相位角判斷、說(shuō)明，比較同一振動(dòng)的x、v、a的拓?fù)潢P(guān)系t :矢量a與t=0時(shí)的x軸的正方向所成的角，矢量

6、a的旋轉(zhuǎn)角速度，a :矢量a的模式(長(zhǎng)度)，t :矢量a旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間，Acos(t ) :矢量a，t時(shí)刻向x軸的心理投射，注：旋轉(zhuǎn)矢量的應(yīng)用例以下的各振動(dòng)的初相1)t=0時(shí)，且向x軸正方向移動(dòng)2)t=0時(shí)，x=0且向x軸負(fù)方向移動(dòng)。 3 )時(shí)刻t且向x軸負(fù)方向移動(dòng)4 )時(shí)刻t、x=-A。 2根據(jù)初始相(相位)決定初始狀態(tài)(時(shí)刻t的狀態(tài))，求解振動(dòng)方程式，創(chuàng)建振動(dòng)曲線。、1根據(jù)初始條件(時(shí)刻t的狀態(tài))決定初始相(相位)，例如，如圖所示，在較輕的彈簧的右端，將物體、彈簧的強(qiáng)度系數(shù)、物體的質(zhì)量(1)物體從平衡位置向右牽引并停止后釋放，求出簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)方程式(3)，如果物體不存在時(shí)的速度不是0，具

7、有向右方向的初始速度， 從解(1)、旋轉(zhuǎn)矢量圖可知，從解、旋轉(zhuǎn)矢量圖可知，(負(fù)符號(hào)表示速度沿著軸負(fù)方向)，(2)為了求出物體從初始位置初次通過(guò)時(shí)的速度，從旋轉(zhuǎn)矢量圖可知， 質(zhì)量為0.01kg的物體進(jìn)行簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，其振幅為0.08m，周期為4s，開(kāi)始時(shí)刻的物體位于x=0.04 m。(2)從開(kāi)始位置移動(dòng)到x=-0.04m所需的最短時(shí)間，代入，解(1)，根據(jù)代入上式，(2)從開(kāi)始位置到處理所需的最短時(shí)間，解一是將從開(kāi)始位置到處理所需的最短時(shí)間設(shè)為解二、開(kāi)始時(shí)刻、時(shí)刻、11-3簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)的合成、相同方向的相同頻率的簡(jiǎn)并性的頻率還是(三角函數(shù))、1代數(shù)法、2旋轉(zhuǎn)矢量法，結(jié)論： 2個(gè)同方向同頻率簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)

8、合成后也是簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)，討論： 2個(gè)特殊情況，(1) 當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)為同相21=2k(k=0、1、2 )且兩點(diǎn)的振動(dòng)相互變強(qiáng)時(shí)，A=|A1-A2|，兩點(diǎn)的振動(dòng)相互變?nèi)酰?1)相位差、(2)相位差、(3)一般而言，不是合振動(dòng)、簡(jiǎn)并性共振動(dòng)，x1=Acos 1 t x2=Acos 2t 節(jié)拍頻率：每單位時(shí)間強(qiáng)弱變化的次數(shù)=|2-1|、合振突然變強(qiáng)或變?nèi)醯默F(xiàn)象節(jié)拍、相互正交的3個(gè)同頻率簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)的合成、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡、(1)或、振動(dòng)的頻率和相位的測(cè)定方法，李薩如圖示，11-4阻尼振動(dòng)強(qiáng)制振動(dòng)、2阻尼振動(dòng)的振動(dòng)差分方程、c電阻系數(shù)、電阻、振動(dòng)系統(tǒng)的固有角頻率、阻尼系數(shù)、3過(guò)阻尼、不充分衰減與臨界衰減、阻尼系數(shù)小、衰減不大時(shí)，可近似為振幅逐漸變小的簡(jiǎn)并性運(yùn)動(dòng)；(1)不充分衰減，如果衰減大，則物體從最初的最大位移迅速接近平衡位置(2)過(guò)阻尼、(3)臨界衰減、二激振、系受力、彈力-kx、振動(dòng)方程式、電阻、由振動(dòng)系的周期性政策動(dòng)力產(chǎn)生的振動(dòng)、周期性政策動(dòng)力、命令、振幅3360、初相：共振頻率：共振振幅