技術(shù)物理上冊（第三版）5 - 3 工程實(shí)際中的振動(dòng)學(xué)習(xí)課件

5-3工程實(shí)際中的應(yīng)用現(xiàn)象與思考阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)共振共振的利用現(xiàn)象與思考在5-1節(jié)和5-2節(jié)，我們總是說，“如果忽略振子和平面之間的摩擦……”，“如果不計(jì)摩擦力的影響，單擺……”，原因是我們研究的簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想運(yùn)動(dòng)，除了恢復(fù)力外，其他力都不做功，系統(tǒng)的機(jī)械能也不會(huì)損失，因而振幅也會(huì)保持不變。這樣的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)，它會(huì)一直持續(xù)下去。但是，在實(shí)際的振動(dòng)過程中，由于摩擦等原因，系統(tǒng)的機(jī)械能總會(huì)發(fā)生損失，變得越來越小，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)怎樣振動(dòng)呢？一、阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)

1.阻尼振動(dòng)

在振動(dòng)過程中，由于阻力的作用振幅越來越小，直到振幅為零，結(jié)束振動(dòng)，這樣的振動(dòng)稱為阻尼振動(dòng)。

2.改變阻尼振動(dòng)的形式

（1）增大阻尼震動(dòng)例如機(jī)床底座下面墊橡膠、彈簧減震，自行車車座下裝減震彈簧阻尼振動(dòng)及圖象視頻3.受迫振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)，稱為受迫振動(dòng)。

受迫振動(dòng)是阻尼振動(dòng)和驅(qū)動(dòng)力引起的振動(dòng)的疊加。開始時(shí)，振動(dòng)是紊亂的，經(jīng)過一段時(shí)間，阻尼振動(dòng)消失，系統(tǒng)完全按驅(qū)動(dòng)力的規(guī)律振動(dòng)，所以，穩(wěn)定的受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。

（2）減小阻尼振動(dòng)例如蕩秋千、振動(dòng)篩、電鈴等需不斷給它們一個(gè)周期性的外力。受迫振動(dòng)視頻二、共振

1.共振

當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于（或十分接近）系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)的振幅出現(xiàn)極大值的現(xiàn)象，稱為共振。如圖5.3-1

所示。圖5.3-1共振振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率關(guān)系圖像2.共振的危害

（1）1906年沙皇俄國騎兵過愛紀(jì)畢特橋時(shí)，因共振大橋坍塌事件。

(2)1940

年美國的塔科馬海峽大橋被強(qiáng)度不強(qiáng)的大風(fēng)吹塌事件，因?yàn)轱L(fēng)的頻率與大橋的頻率接近。圖5.3-2塔科馬海峽大橋共振坍塌

例題

如圖5.3-3所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有a、b、c、d、e五個(gè)單擺，讓a

擺略偏離平衡位置后無初速釋放，在垂直紙面的平面內(nèi)振動(dòng)；接著其余各擺也開始振動(dòng)。下列關(guān)于其余各擺說法中正確的有（）

(3)1989年，墨西哥大地震中，7～15

層樓層房受到破壞最嚴(yán)重。因?yàn)榈卣鸩ǖ念l率與這些樓房的頻率相同。BD圖5.3-3A．e擺振動(dòng)的周期最大B．c擺的振幅最大C．c擺動(dòng)的振幅一定沒有a的振幅大D．各擺的振動(dòng)周期與a擺相同三、共振的利用

1.共振篩

主要是利用使偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率與篩的固有頻率相近，發(fā)生共振的原理。

3.測機(jī)器的轉(zhuǎn)速

讓轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器與測速機(jī)緊密接觸，機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起測速機(jī)簧片的輕微振動(dòng)，與機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相同的簧片發(fā)生共振，振幅最大，從而測出機(jī)器的轉(zhuǎn)速。

4.有害共振的消除

利用改變驅(qū)動(dòng)力的頻率使其與系統(tǒng)的固有頻率差別變大的方法來消除不利共振的影響。

主要利用打樁機(jī)錘擊的頻率與管柱的固有頻率相同，使管柱發(fā)生共振的原理工作的。2.利用共振打樁練習(xí)

1.如圖5.3-4所示，把兩個(gè)彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8

Hz，乙彈簧振子的固有周期為72HZ，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9HZ的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，則兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)情況是（

）B圖5.3-4A．甲的振幅較大，且振動(dòng)頻率為8

HzB．甲的振幅較大，且振動(dòng)頻率為9

HzC．乙的振幅較大，且振動(dòng)頻率為9

HzD．乙的振幅較大，且振動(dòng)頻率為72

Hz

2．雙缸洗衣機(jī)正常脫水工作時(shí)非常平穩(wěn)，切斷電源后，洗衣機(jī)的振動(dòng)越來越劇烈，然后振動(dòng)逐漸減弱，對(duì)這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（）AD

B．正常脫水時(shí)，洗衣機(jī)脫水缸的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與洗衣機(jī)的固有頻率相等

C．正常脫水時(shí)，洗衣機(jī)脫水缸的運(yùn)