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(共16張PPT)
第二章 機械振動
第6節 受迫振動 共振
“洗“，古代中國盥洗用具，金屬制。其形似現在的臉盆。盆底裝飾有魚紋的，稱"魚洗";盆底裝飾兩龍紋的，稱"龍洗"。這種器物在先秦時期已被普遍使用，而能噴水的銅質魚洗大約出現在唐代。
為什么？
彈簧振子
單擺
彈簧振子和單擺在沒有外力干預的情況下做簡諧運動，周期或頻率均與振幅無關，僅由系統自身性質決定。
一、固有振動和固有頻率
這種振動系統在沒有外力干預下的振動稱為固有振動，也稱自由振動，其頻率稱為固有頻率。
如果振動系統受到外力作用，又會如何運動呢？
在研究彈簧振子和單擺的運動時，我們就發現，由于實際的振動系統都會受到摩擦力、空氣阻力等阻礙作用，在振動過程中要不斷克服外界阻力做功，消耗能量，振幅會逐漸減小，經過一段時間，振動就會完全停下來。
思考1
二、阻尼振動
1、定義：振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動，也稱減幅振動
2、阻尼振動圖像：
（1）振幅是非線性變化的，故阻尼振動是非簡諧運動
（2）阻尼振動的周期是不變的，但它不是周期性運動
說明：
T
T
T
（3）實際的自由振動都是阻尼振動
二、阻尼振動
3、振動系統能量衰減的兩種方式：
由于摩擦阻力(包括介質粘滯阻力)使振動系統的能量逐漸轉變為內能，常稱為摩擦阻尼。例如單擺擺動的過程中振幅減小或停下來就是由于系統的阻力作用使擺的機械能轉化為空氣的內能。
由于振動系統引起周圍介質的振動，使系統的能量轉變為波動的能量向四周輻射出去，常稱為輻射阻尼。例如：琴弦發出聲音不僅因為有空氣的阻力要消耗能量，同時也因為以波的形式輻射而減少能量。最后琴弦會停止振動。
阻尼振動最終要停下來，那么怎樣才能產生持續的振動呢？
思考2
使周期性的外力對振動系統做功，補償系統的能量損耗，從而使系統的振動能夠維持下去，比如：……
三、受迫振動
1、驅動力：作用于振動系統的周期性外力
2、受迫振動：系統在驅動力作用下的振動
金屬片上的沙子在聲波的作用下振動
揚聲器的振動
電磁打點計時器振針的振動
受迫振動的頻率與什么因素有關呢？
思考3
演示實驗1
實驗結論
物體做受迫振動達到穩定后，物體振動的頻率等于驅動力的頻率，與物體的固有頻率無關
受迫振動的振幅是否也只與驅動力的頻率有關，而與它的固有頻率無關呢？
思考4
演示實驗2
實驗現象
驅動力的頻率等于某個值時，鉤碼振幅最大。
驅動力的頻率跟這個值相差越大，鉤碼振幅越小。
看來振幅除了與驅動力頻率有關，還與這個值有關，它是什么呢？
影響受迫振動振幅的這個值到底是什么呢？
思考5
演示實驗3
實驗現象
擺長與驅動擺的擺長相等的擺，它的振幅最大
實驗結論
說明什么？
這樣的擺的固有周期或固有頻率與驅動擺的周期或頻率相等，這時它做受迫振動的振幅最大，這種現象稱為共振
四、共振
1、共振：當驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值，這種現象稱為共振
2、共振曲線：
驅動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小
四、共振
3、共振的利用：
共振篩
核磁共振
實際上，中國人對于聲音共振的運用，可以追溯到很久遠的年代。
早在戰國初期，當時的人就發明了各種各樣的共鳴器，用來偵探敵情?！赌印溲ā酚涊d了其中的幾種:
在城墻根下每隔一定距離挖一深坑，坑里埋置一只容量有七八十升的陶甕，甕口蒙上皮革，這樣，實際上就做成了一個共鳴器。讓聽覺聰敏的人伏在這個共鳴器上聽動靜，遇有敵人挖地道攻城的響聲，不僅可以發覺，而且根據各甕甕聲的響度差可以識別來敵的方向和遠近。另一種方法是:在同一個深坑里埋設兩只蒙上皮革的甕，兩甕分開一定距離，根據這兩甕的響度差來判別敵人所在的方向。
歷史小貼士
四、共振
4、共振的防止：
共振有時也具有危害性
2020年“五一”假期，廣東虎門大橋發生異常晃動，專家解釋是因為風速太大而產生的渦振
不僅大橋會在風的作用下發生共振，高樓大廈也會出現這種問題，怎么辦呢？
科學漫步：調諧質量阻尼器

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