1、1.4 阻尼振動 受迫振動向睿一、阻尼振動一、阻尼振動 如圖1-4-1所示，在鼓皮上放幾顆米粒，猛敲一下鼓，觀察米粒在鼓皮上的運動. 猛敲一下鼓皮，開始時鼓聲很大，隨后迅速變弱.在鼓皮上放一些米粒，開始時它跳動的幅度很大，隨著鼓聲變弱，米粒跳動的幅度變小.由此可知，鼓皮振動的振幅變小了.這是振動的鼓皮受到阻力的緣故.彈簧振子和單擺在振動過程中振幅總會不斷減小，這是因為它們不可避免地要受到摩擦力等阻力的作用. 系統不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復力作用下的振動，稱為自由振動自由振動，又叫做無阻尼振動. 自由振動的頻率，叫做系統的固有頻率固有頻率.固有頻率由系統本身的特征決定. 系統在振

2、動過程中受到阻力的作用，振動逐漸消逝，振動能量逐漸轉變為其他能量，這種振動叫做阻尼振阻尼振動動.圖1-4-2(a)(b)分別是自由振動和阻尼振動的振動圖像.圖1-4-2越來越小越來越小恒定恒定思考思考討論討論： 用什么方法才能得到持續的振動呢？用什么方法才能得到持續的振動呢？請思考請思考受迫振動的頻率跟什么有關呢受迫振動的頻率跟什么有關呢? ?受迫振動實例：受迫振動實例：1.收音機喇叭紙盤的振動2.鐘表的擺動3.洗衣機工作時即可的振動4.跳板在人走過時發生的振動5.機器底座在機器運轉時發生的振動6.聽到聲音時耳膜的振動7.電磁打點計時器的振針所做的振動.實驗表明：實驗表明：物體物體做受迫振動時

3、做受迫振動時，振動穩定后的，振動穩定后的頻率總頻率總等于等于驅動力的驅動力的頻率頻率，跟物體的固有頻率沒有關系，跟物體的固有頻率沒有關系. .受迫振動物體：受迫振動物體：驅TT 驅ff 三、共振三、共振 如圖1-4-4所示，在一根張緊的繩子上掛幾個擺，其中A、B、C的擺長相等.以A擺為驅動擺，讓A擺振動，觀察其余各擺做受迫振動的振幅.思考以下問題： 你認為驅動力頻率與固有頻率滿足什么關系，才能使受迫振動的振幅最大？ 美國有一農場農婦，習慣于用吹笛的方式招美國有一農場農婦，習慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯，可當她有一次吹笛時，居然發呼丈夫回家吃飯，可當她有一次吹笛時，居然發現樹上的毛毛蟲紛紛墜

4、地而死，驚訝之余，她到現樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死，驚訝之余，她到自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛自己的果園吹了幾個小時，一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發出毛蟲收拾的一干二凈，究其原因，還是笛子發出的聲音引起毛毛蟲內臟發生劇烈共振而死亡。的聲音引起毛毛蟲內臟發生劇烈共振而死亡。生活中的共振現象生活中的共振現象四、共振的應用和防止四、共振的應用和防止軍隊過橋便步走，火車過橋慢行軍隊過橋便步走，火車過橋慢行 18311831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節奏整齊，橋梁發生共振而斷裂。，由于馬蹄節奏整齊，橋

5、梁發生共振而斷裂。共共振振篩篩聲音的共鳴聲音的共鳴聲音的共振現象共鳴箱共鳴箱音叉下面所裝的空箱微波爐加熱原理微波爐加熱原理: : 食物中水分子的振動頻率約為食物中水分子的振動頻率約為250025000 0MHz MHz ，具有，具有大致相同頻率的電磁波稱為大致相同頻率的電磁波稱為 “微波微波” 。微波爐加。微波爐加熱食品時，爐內產生很強的振蕩電磁場，使食物中熱食品時，爐內產生很強的振蕩電磁場，使食物中的的水分子作受迫振動，發生共振，將電磁輻射能轉水分子作受迫振動，發生共振，將電磁輻射能轉化為內能化為內能，從而使食物的溫度迅速升高。，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱微波加熱是對物體內部的整體加

6、熱，極大地提高了加熱效率。是對物體內部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。 洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后，電動機由于慣性還要轉一會兒才能停下來，在這個過程由于慣性還要轉一會兒才能停下來，在這個過程中，洗衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣中，洗衣機的振動劇烈程度有變化，其中有一陣子最劇烈子最劇烈。 唐朝時候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，唐朝時候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，經常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處經常莫名其妙地自動鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的，聞訊特去求治無效。他有一個朋友是朝中管音樂的，聞

7、訊特去看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之看望他。這時正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因為我找到作響。于是朋友說：你的病我可以治好，因為我找到你的病根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨你的病根了。只見朋友找到一把鐵銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會自動作響了。幾下，樂器便再也不會自動作響了。 1 1、防止、防止 使驅動力的頻率與物體的固有頻率使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同不同，而且相差越大越好而且相差越大越好。2 2、應用、應用 使驅動力的頻率使驅動力的頻率接近接近振動物體的固有頻振動物體的固有頻率。率。為什么：登山運動員登山時嚴禁大聲

8、喊叫為什么：登山運動員登山時嚴禁大聲喊叫? 因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振而引起雪崩，其后果十有頻率相吻合，就會因共振而引起雪崩，其后果十分嚴重。分嚴重。（1 1）軍隊、火車過橋時要放慢速度）軍隊、火車過橋時要放慢速度. .（2 2）機器運轉時為了防止共振要調節轉速）機器運轉時為了防止共振要調節轉速 . .（3 3）在振動物體底座加防振墊）在振動物體底座加防振墊（4 4）裝修劇場、房屋時使用吸聲材料等等）裝修劇場、房屋時使用吸聲材料等等1、如下圖所示，五個擺球懸掛于同一根繃緊的水平繩上，如下圖所示，五個擺球懸掛于同一根繃

9、緊的水平繩上，A是擺球質量較大的擺，讓它振動后帶動其它擺振動，下列結論是擺球質量較大的擺，讓它振動后帶動其它擺振動，下列結論正確的是正確的是: A.其它擺的振動周期與其它擺的振動周期與A擺相同擺相同 B.其它各擺的振幅都相同其它各擺的振幅都相同 C.其它各擺的振幅不同，其它各擺的振幅不同，E擺的振幅最大擺的振幅最大 D. 其它各擺的振動周期不同，其它各擺的振動周期不同，D擺的周期最大擺的周期最大DAECB（ AD ）拓展訓練拓展訓練2、支持列車車廂的彈簧固有頻率為支持列車車廂的彈簧固有頻率為2Hz2Hz，若列車行駛在每根長為若列車行駛在每根長為12.5m12.5m的鐵軌連成的的鐵軌連成的鐵道上

10、，則當列車運行速度多大時，車廂鐵道上，則當列車運行速度多大時，車廂振動的劇烈程度最大？振動的劇烈程度最大？（g=10m/s2）10m/s3、關于受迫振動，以下說法中正確的是關于受迫振動，以下說法中正確的是( ( ) )A是在一恒力作用下的振動是在一恒力作用下的振動B振動頻率可能大于或小于系統的固有頻率振動頻率可能大于或小于系統的固有頻率C振動頻率一定等于固有頻率振動頻率一定等于固有頻率D振動頻率一定等于驅動力的頻率振動頻率一定等于驅動力的頻率4、關于共振的防止和利用，應做到（、關于共振的防止和利用，應做到（ ） A、利用共振時，應使驅動力的頻率接近或等于振動物體的、利用共振時，應使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率固有頻率 B、利用共振時，應使驅動力的頻率大于或小于振動物體的、利用共振時，應使驅動力的頻率大于或小于振動物體的固有頻率固有頻率 C、防止共振危害時，應盡量使驅動力的頻率接近或等于振、防止共振危害時，應盡量使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率動物體的固有頻率 D、防止共振危害時，應使驅動力的頻率遠離振動物體的固、防止共振危害時，應使驅動力的頻率遠離振動物體的固有頻率有頻率BDBD5 5、如圖所示，在曲軸如圖所示，在曲軸A A上懸掛一個彈簧振子，如果不轉動把上懸掛一個彈簧振子，如果不轉動把手手B B而用手拉振子，放手后讓其上下振動，其作而