南京大學(xué)大學(xué)物理下課件-第9章振動(dòng)

匯報(bào)人：鄭老師2023-12-31南京大學(xué)《大學(xué)物理（下》課件-第9章振動(dòng)目錄振動(dòng)的基本概念簡(jiǎn)諧振動(dòng)阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振01振動(dòng)的基本概念振動(dòng)的定義是指物體在某一中心位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。振動(dòng)是物理學(xué)中一個(gè)基本概念，它描述的是物體在某一中心位置附近反復(fù)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。這種運(yùn)動(dòng)通常包括來(lái)回的移動(dòng)、擺動(dòng)或顫動(dòng)等形式。振動(dòng)的定義詳細(xì)描述總結(jié)詞VS振動(dòng)的分類(lèi)主要依據(jù)其運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律，包括簡(jiǎn)諧振動(dòng)、受迫振動(dòng)、自由振動(dòng)等。詳細(xì)描述根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和形式，振動(dòng)可以分為多種類(lèi)型。其中，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單的一種，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用正弦或余弦函數(shù)表示。受迫振動(dòng)則是在外部力的作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，其頻率和幅度取決于外部力的性質(zhì)。自由振動(dòng)則是無(wú)外部力作用下的振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由初始條件決定?？偨Y(jié)詞振動(dòng)的分類(lèi)振動(dòng)的表示方法通常包括波形圖、振動(dòng)曲線(xiàn)和振動(dòng)方程等?？偨Y(jié)詞為了直觀地表示振動(dòng)，我們通常使用波形圖或振動(dòng)曲線(xiàn)來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。波形圖可以顯示振動(dòng)的幅度和相位隨時(shí)間的變化，而振動(dòng)曲線(xiàn)則可以顯示物體在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此外，我們還可以使用振動(dòng)方程來(lái)描述振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而進(jìn)行更深入的分析和研究。詳細(xì)描述振動(dòng)的表示方法02簡(jiǎn)諧振動(dòng)0102簡(jiǎn)諧振動(dòng)的定義簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種理想化的振動(dòng)形式，廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、工程學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是指一個(gè)物體在平衡位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程通常表示為：x=A*sin(ωt+φ)，其中x表示位移，A表示振幅，ω表示角頻率，t表示時(shí)間，φ表示初相角。振幅、角頻率和初相角是描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三個(gè)基本參數(shù)。振幅描述了振動(dòng)的幅度大小，角頻率描述了振動(dòng)的快慢，初相角則決定了初始時(shí)刻的振動(dòng)狀態(tài)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量是守恒的，其總能量等于動(dòng)能和勢(shì)能之和。勢(shì)能E_p=kx^2/2=m×(ω×A)^2×cos^2(ωt+φ)，其中k表示彈簧的勁度系數(shù)。動(dòng)能E_k=1/2m×v^2=1/2×m×(ω×A)^2×sin^2(ωt+φ)，其中v表示速度，m表示質(zhì)量。在振動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能不斷相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量03阻尼振動(dòng)阻尼振動(dòng)是指系統(tǒng)受到阻力作用，使得振動(dòng)的幅度逐漸減小的振動(dòng)。阻尼振動(dòng)通常出現(xiàn)在物理系統(tǒng)中，如振蕩器、機(jī)械振動(dòng)等。阻尼振動(dòng)的原因是系統(tǒng)與周?chē)橘|(zhì)之間的相互作用，使得能量不斷被消耗。阻尼振動(dòng)的定義阻尼振動(dòng)可以用微分方程來(lái)描述，其中包含了阻尼項(xiàng)和恢復(fù)力項(xiàng)。阻尼系數(shù)是描述系統(tǒng)阻尼大小的參數(shù)，其值越大，振動(dòng)的衰減越快。阻尼振動(dòng)可以分為欠阻尼、臨界阻尼和過(guò)阻尼三種狀態(tài)，不同狀態(tài)下振動(dòng)的性質(zhì)不同。阻尼振動(dòng)的描述在阻尼振動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的能量不斷被消耗，最終將全部轉(zhuǎn)化為熱能。阻尼振動(dòng)過(guò)程中能量的耗散機(jī)制包括空氣阻力、摩擦力等。阻尼振動(dòng)能量的耗散與阻尼系數(shù)有關(guān)，阻尼系數(shù)越大，能量耗散越快。阻尼振動(dòng)的能量04受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)是指在外界周期性力的作用下，物體產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)。這個(gè)外界力稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)力，物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)稱(chēng)為受迫振動(dòng)。受迫振動(dòng)是一種非自主的振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由外界驅(qū)動(dòng)力決定，而與物體的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)。受迫振動(dòng)的頻率等于外界驅(qū)動(dòng)力頻率，而與物體的固有頻率無(wú)關(guān)。受迫振動(dòng)的定義03通過(guò)測(cè)量和記錄振動(dòng)曲線(xiàn)，可以對(duì)受迫振動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析和描述。01受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用振動(dòng)曲線(xiàn)（即時(shí)間-位移曲線(xiàn)）來(lái)描述。02振動(dòng)曲線(xiàn)可以顯示出物體在任意時(shí)刻的位移、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。受迫振動(dòng)的描述

受迫振動(dòng)的能量在受迫振動(dòng)中，物體通過(guò)與外界的相互作用不斷吸收和釋放能量。驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做正功時(shí)，物體獲得能量并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和勢(shì)能；驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體的能量釋放并轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。受迫振動(dòng)的能量變化與物體的質(zhì)量、剛度和阻尼等因素有關(guān)。05共振共振的定義當(dāng)一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)受到周期性變化的策動(dòng)力的作用時(shí)，如果策動(dòng)力頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等或接近時(shí)，振幅顯著增大的現(xiàn)象。共振的條件策動(dòng)力頻率與系統(tǒng)固有頻率相等或接近。共振的特點(diǎn)振幅顯著增大，能量顯著增強(qiáng)。共振的定義共振曲線(xiàn)共振峰半峰寬共振頻率共振的描述01020304描述策動(dòng)力頻率與系統(tǒng)振幅關(guān)系的曲線(xiàn)。共振曲線(xiàn)上的峰值點(diǎn)，表示系統(tǒng)在該策動(dòng)力頻率下振幅最大。共振峰的半高寬度，表示系統(tǒng)在該頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)增強(qiáng)。策動(dòng)力頻率與系統(tǒng)固有頻率相等或接近的值。振動(dòng)成型利用共振原理，使模具在振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生較大的振幅，從而實(shí)現(xiàn)塑料、橡膠等材料的成型。振動(dòng)破碎