机械振动知识点汇总

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机械振动知识总结

机械振动知识总结

一、单自由度系统的振动2()()0()(nmx t kx t x t w x t +=⇔+120)cos sin cos n n A w t A w t x =+=2()()()0()2()()0n n mx t cx t kx t x t w x t w x t ξ++=++= 211)(nn w t w t e X e ξξ--=+自然频率 阻尼率 22n c c mw mkξ==w 2()2()(()cos(n n nw td x t w x t w x t t C ew t ξξψ-++=-:尼激0 ()cos(n x t C w t =-幅频曲线及其特性 ()H w 1:此时力与位移相位相反sin nwt c =/2/22T T T -=⎰周期函数将失去周期性,而离散频谱将转化为连续谱,此时傅里()()(mx t cx t kx t ++21)[1(/)n n c k w w ∞==-∑00sin n dx x ξωω+0sin n n x t ωω +自由振动是强迫振动的基础,任一时刻的强迫振动响应其实只是该时刻前被激起的一系列自由振动的叠加。

2()2()()n nx t w x t w x t ξ++=1()()()2iwtt H w F w e dw π+∞-∞=⎰()()()mx t cx t kx t ++=拉普拉斯变换:()(0)(()()()F s mx ms X s D s D s ++=+拉氏反变换:11()[()]2jw jwx t L X s j γγπ+--==⎰牛顿第二定律、定轴转动方程、能量原理、拉格朗日方程一般情况采用解析法求解,对于非线性方程,常采用数值方法求解振动系统反作用力近似为位移和速度的函数:)x 泰勒展开并取cx 结论:弹簧刚度与阻尼系数实际上是泰勒展开式中定义:单位位移所需要的力。

弹簧串联、并联,关键在于共力还是共位移用积分计算结构运动时的动能,得到某结构的等效质量/d m ;经变形法;能量法:max V不变,响应振幅与激振力振幅正比,为滞后激励多少,Ψ初相位微小的阻尼就可以限制振幅的无限扩大共振需要一个较长的建立过程,机器需有足够的加速功率顺利通过共振区。

高三复习机械振动知识点

高三复习机械振动知识点

高三复习机械振动知识点机械振动是指物体在某一参考点周围以某一频率往复运动的现象。

在高三物理学习中,机械振动是一个重要的知识点。

本文将从简谐振动、振动的特性、振动的能量等方面进行讨论。

一、简谐振动简谐振动是指受到一个恢复力作用,在无阻尼、无扰动的情况下,物体沿着某一直线或者某一平面做往复运动的现象。

简谐振动有如下几个特点:1. 物体做简谐振动时,其运动是周期性的,即在一定的时间内完成一次完整的振动循环。

2. 物体做简谐振动的力是恢复力,且恢复力与物体的偏离位置成正比,方向相反。

3. 物体做简谐振动的周期与振幅无关,只与质量和弹性系数有关,可以通过以下公式计算:T=2π√(m/k)其中,T为周期,m为物体的质量,k为弹簧的弹性系数。

二、振动的特性1. 振幅(A):振幅是指物体在振动过程中,离开平衡位置的最大位移距离。

振幅越大,物体的振动幅度越大。

2. 频率(f):频率是指单位时间内振动循环的次数,用赫兹(Hz)表示。

频率可以通过以下公式计算:f=1/T其中,T为周期。

3. 角频率(ω):角频率是指单位时间内振动角度的变化速率,用弧度/秒(rad/s)表示。

角频率与频率的关系如下:ω=2πf4. 相位(φ):相位是指物体振动过程中离开平衡位置的位移相对于某一参考点的位置关系。

相位差可以通过以下公式计算:φ=ωt其中,φ为相位差,ω为角频率,t为时间。

三、振动的能量振动系统具有动能和势能,它们之间的转化是振动的能量变化过程。

振动系统的能量可以分为以下几个部分:1. 动能(K):动能是指物体在振动过程中具有的运动能量,可以通过以下公式计算:K=1/2mv^2其中,m为物体的质量,v为物体的速度。

2. 势能(U):势能是指物体在振动过程中具有的储存能量,可以通过以下公式计算:U=1/2kx^2其中,k为弹簧的弹性系数,x为物体的位移。

3. 总能量(E):振动系统的总能量是指动能和势能之和,即E=K+U。

在简谐振动中,总能量保持不变。

机械振动和机械波知识点总结

机械振动和机械波知识点总结

机械振动和机械波知识点总结机械振动和机械波是力学中重要的研究对象,涵盖了许多基本的物理概念和理论。

本文将对机械振动和机械波的知识点进行总结和概述。

一、机械振动机械振动是指物体在作用力或外界激励下,围绕平衡位置做周期性的运动。

其基本概念和理论如下:1. 平衡位置和位移:机械振动的平衡位置是物体在受到作用力后不再发生位移的位置,位移则是指物体在振动过程中距离平衡位置的偏离量。

2. 振幅和周期:振幅是指物体在振动过程中位移的最大值,周期是指物体完成一个完整振动所需要的时间。

3. 频率和角速度:频率是指单位时间内振动的次数,通常用赫兹(Hz)来表示;角速度则是指单位时间内角位移的变化率,通常用弧度/秒来表示。

4. 谐振和简谐振动:谐振是指物体在受到与其固有振动频率相同的外力激励时产生的振动现象,简谐振动是一种特殊的谐振,其运动方式是由正弦函数所描述的。

二、机械波机械波是指由固体、液体、气体等介质传递的一种能量和动量的传播形式。

以下是机械波相关的知识点总结:1. 波的性质:波的振幅、频率、波速、波长是描述波的基本性质。

振幅是指波动的最大位移,波速是指波在介质中传播的速度,波长是指波动的最小周期。

2. 纵波和横波:根据传播方向和振动方向的关系,波可以分为纵波和横波。

纵波的振动方向与波的传播方向一致,横波的振动方向与波的传播方向垂直。

3. 声波和机械波:声波是一种机械波,是由介质分子振动引起的机械波。

声波的传播需要介质的存在,例如空气、水等。

4. 声速和音频:声速是指声波在介质中传播的速度,与介质的密度和弹性有关。

音频是指人类能够听到的声波的频率范围,通常在20Hz到20kHz之间。

三、振动和波的应用振动和波有着广泛的应用领域,以下是部分应用的概述:1. 振动传感器:振动传感器可以检测物体的振动状态,并将其转换为电信号输出。

其在机械故障监测、地震预警等领域有着重要作用。

2. 声纳技术:声纳技术利用声波在水中传播的特性,用于海洋勘探、潜艇探测等军事和民用领域。

高中物理机械振动和机械波知识点

高中物理机械振动和机械波知识点

高中物理机械振动和机械波知识点机械振动和机械波是高中物理中一个重要的内容,下面将以1200字以上的篇幅详细介绍这两个知识点。

一、机械振动1.振动的定义及特点振动是指物体在平衡位置附近做往复运动的现象。

振动具有周期性、往复性和简谐性等特点。

2.物理量与振动的关系振动常涉及到的物理量有位移、速度、加速度、力等。

振动的物体在其中一时刻的位移与速度、加速度之间存在着相位差的关系。

3.简谐振动简谐振动是指振动物体的加速度与恢复力成正比,且方向相反。

简谐振动的周期、频率和角频率与振幅无关,只与振动系统的特性有关。

4.阻尼振动阻尼振动是指振动物体受到阻力的影响而逐渐减弱并停止的振动。

阻尼振动可以分为临界阻尼、过阻尼和欠阻尼三种情况。

5.受迫振动受迫振动是指振动物体受到外界周期力的作用而发生的振动。

当外力的频率与振动系统的固有频率相同时,产生共振现象。

6.驱动力与振幅的关系外力作用下,振动物体的振幅由驱动力的频率决定。

当驱动力的频率与振动物体的固有频率接近时,振幅达到最大值。

二、机械波1.波的定义及特点波是指能量或信息在空间中的传递。

波有传播介质,传播介质可以是固体、液体或气体。

波分为机械波和电磁波两种。

2.机械波的分类及特点机械波分为横波和纵波两种,它们的传播方向与介质振动方向有关。

横波的振动方向与波的传播方向垂直,而纵波的振动方向与波的传播方向平行。

3.波的传播速度波的传播速度与介质的性质和波的频率有关。

在同一介质中,传播速度与波长成正比,与频率成反比。

在不同介质中,波长相等时,传播速度与频率成正比。

4.波的反射、折射和干涉波在传播过程中会遇到障碍物或介质边界,导致发生反射和折射现象。

当波的传播路径中存在两个或多个波源时,会发生波的干涉现象。

5.波的衍射波在通过缝隙或物体边缘时会发生波的弯曲现象,这种现象称为波的衍射。

波的衍射现象是波动性质的重要表现之一6.声波的特点及应用声波是一种机械波,的传播媒质是物质的弹性介质。

机械振动与周期知识点总结

机械振动与周期知识点总结

机械振动与周期知识点总结机械振动是物体在某个平衡位置附近作周期性运动的现象,而周期则是振动运动中完成一个完整往复运动所需的时间。

在本文中,我们将探讨机械振动和周期的一些基本概念和相关知识点。

1. 机械振动的基本概念机械振动可以分为自由振动和受迫振动两种形式。

自由振动是指物体在没有外力作用下,由于其固有的弹性特性而发生的振动。

典型的自由振动包括弹簧振子和单摆的振动。

自由振动的重要特点是振动频率不变,而振幅则会逐渐减小,直至停止。

受迫振动则是指受到外界周期性作用力的物体发生的振动。

外界作用力的频率与物体固有频率相同或接近时,会出现共振现象。

共振是许多自然界和技术领域中常见的现象,如桥梁共振、音乐共振等。

2. 振动的描述与参数振动可以通过振动曲线来描述,振动曲线是物体振动的图像表示。

振动曲线通常以时间为横轴,物体的位移或其他相关物理量为纵轴。

振动曲线可以用正弦或余弦函数来表示。

振动的频率是指在单位时间内完成一个完整振动周期的次数,单位为赫兹(Hz)。

频率与周期之间的关系可以用公式频率=1/周期来表示。

振动的频率决定了振动的快慢。

振动的振幅则是指在振动过程中物体离开平衡位置的最大位移。

振幅的大小决定了振动的幅度大小。

另外,振动的周期与频率有着互逆的关系。

周期是指完成一个完整振动所需的时间,单位为秒(s)。

周期的倒数就是频率。

3. 振动的力学原理机械振动符合牛顿力学的基本原理,特别是牛顿第二定律和胡克定律。

牛顿第二定律表明,物体的加速度与作用在物体上的合力成正比,与物体的质量成反比。

对于振动而言,振动物体受到的合力由胡克定律给出。

胡克定律是一个描述弹簧力的基本定律,它表明弹簧的伸长或缩短与所受力成正比。

胡克定律可以用公式F=kx来表示,其中F为弹簧力,k为弹簧的弹性系数,x为伸长或缩短的位移。

结合牛顿第二定律和胡克定律,可以得到描述振动的运动方程。

对于简谐振动而言,振动位移与时间的关系可以用正弦或余弦函数来表示。

机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习及总结1、机械振动:物体(质点)在平衡位置附近所作的往复运动叫机械振动,简称振动条件:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。

b、阻力足够小。

回复力:效果力在振动方向上的合力平衡位置:物体静止时,受(合)力为零的位置:运动过程中,回复力为零的位置(非平衡状态)描述振动的物理量位移x(m)均以平衡位置为起点指向末位置振幅A(m)振动物体离开平衡位置的最大距离(描述振动强弱)周期T(s)完成一次全振动所用时间叫做周期(描述振动快慢)全振动物体先后两次运动状态(位移和速度)完全相同所经历的过程频率f (Hz)1s钟内完成全振动的次数叫做频率(描述振动快慢)2、简谐运动概念:回复力与位移大小成正比且方向相反的振动受力特征:运动性质为变加速运动从力和能量的角度分析x、F、a、v、EK、EP特点:运动过程中存在对称性平衡位置处:速度最大、动能最大;位移最小、回复力最小、加速度最小最大位移处:速度最小、动能最小;位移最大、回复力最大、加速度最大 v、EK同步变化;x、F、a、EP同步变化,同一位置只有v可能不同3、简谐运动的图象(振动图象)物理意义:反映了1个振动质点在各个时刻的位移随时间变化的规律可直接读出振幅A,周期T(频率f)可知任意时刻振动质点的位移(或反之)可知任意时刻质点的振动方向(速度方向)可知某段时间F、a等的变化4、简谐运动的表达式:5、单摆(理想模型)在摆角很小时为简谐振动回复力:重力沿切线方向的分力周期公式:(T与A、m、θ无关等时性)测定重力加速度g,g= 等效摆长L=L 线+r6、阻尼振动、受迫振动、共振阻尼振动(减幅振动)振动中受阻力,能量减少,振幅逐渐减小的振动受迫振动:物体在外界周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。

特点:共振:物体在受迫振动中,当驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时候,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振条件:(共振曲线)【习题演练一】1 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是()A、振子在M、N两点受回复力相同B、振子在M、N两点对平衡位置的位移相同C、振子在M、N两点加速度大小相等D、从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动2 如图所示,一质点在平衡位置O点两侧做简谐运动,在它从平衡位置O出发向最大位移A处运动过程中经0、15s第一次通过M 点,再经0、1s第2次通过M点。

高三物理机械振动知识点

高三物理机械振动知识点在物理学中,机械振动是指物体在平衡位置附近做周期性的来回运动。

机械振动是物理学中重要的概念之一,了解机械振动的知识对于高三物理学习至关重要。

下面将介绍一些高三物理机械振动的知识点。

一、简谐振动简谐振动是指在一个恢复力作用下,物体做的振动。

振动的周期只与恢复力的作用有关,而与振幅无关。

简谐振动的特点是周期性、与外界无关以及振幅与周期无关。

简谐振动的物体可以是弹簧、摆锤等。

二、受迫振动受迫振动是指在外力作用下,物体做的振动。

外力的作用使得振动的周期与自由振动不再相同。

当外力与物体运动方向相同时,称为共振;当外力与物体运动方向相反时,称为反共振。

三、阻尼振动阻尼振动是指在存在阻力的情况下,物体做的振动。

阻尼力的作用会逐渐减小振幅,使得振动逐渐衰减。

阻尼振动的特点是振幅逐渐减小、周期不变以及振幅与阻尼力的大小有关。

四、共振共振是指外力与物体的振动频率相同时,物体的振幅达到最大值的现象。

共振的发生会导致物体的损坏,因此在实际应用中需要尽量避免共振的发生。

五、波动方程波动方程描述了机械振动的数学表达式。

一维机械振动的波动方程为\[ \frac{{\partial^2y}}{{\partial t^2}} = -\omega^2 y \]其中,\(y\)为位移函数,\(t\)为时间,\(\omega\)为振动的角频率。

六、谐振频率谐振频率是指物体做简谐振动时的频率。

谐振频率与弹簧的劲度系数和物体的质量有关。

谐振频率可以通过以下公式计算:\[ f = \frac{1}{{2\pi}} \sqrt{\frac{k}{m}} \]其中,\(f\)为谐振频率,\(k\)为弹簧的劲度系数,\(m\)为物体的质量。

七、机械能守恒在没有摩擦力和阻力的情况下,机械振动过程中机械能守恒。

也就是在振动过程中,动能和势能之间的转化不会导致能量损失。

八、振动波振动波是指机械振动在空间中的传播。

振动波可以是横波或纵波,横波是指振动方向垂直于波的传播方向,纵波是指振动方向与波的传播方向一致。

机械振动和机械波知识点总结

机械振动和机械波知识点总结一、机械振动的基本概念1.简谐振动:具有恢复力的物体围绕平衡位置作周而复始的往复运动,其运动规律满足简谐振动的规律。

2.振幅:振动的最大偏离量,表示振动的幅度大小。

3.周期:振动完成一次往复运动所经历的时间。

4.频率:单位时间内振动的循环次数。

5.角频率:单位时间内振动的循环角度。

6.动能和势能:振动物体在做往复运动过程中,动能和势能不断转化。

7.谐振:当外力与物体的振动频率相同时,产生共振现象,能量传递效率最高。

二、机械振动的描述方法1.运动方程:描述物体随时间变化的位置。

2.振动曲线:以时间为横轴,位置或速度为纵轴,绘制出的曲线。

3.波形图:以距离为横轴,垂直方向的位移、压强或密度为纵轴,绘制出的曲线。

三、机械振动的特性1.振动的幅度、周期和频率可以通过测量来确定。

2.振动的速度和加速度随时间变化而变化,速度与位置之间呈正弦关系,加速度与位置之间呈负弦关系。

3.振动的能量在物体各个部分之间以波动形式传递,不断发生能量转化。

4.振动物体的相对稳定位置是平衡位置,物体相对平衡位置的偏离量越大,能量传递越快,振幅越大。

四、机械波的基本概念1.机械波是一种能量的传递方式,通过介质中的相互作用使得能量沿介质传播。

2.波的传播速度与介质的性质有关,弹性固体中传播速度最大,液体次之,气体最小。

3.机械波分为横波和纵波。

横波的传播方向与振动方向垂直,如水波;纵波的传播方向与振动方向一致,如声波。

五、机械波的描述方法1.波的频率、波长和传播速度之间存在关系:波速=频率×波长。

2.波谱分析:将波的复杂振动分解成一系列简单谐波的叠加。

3.波的传播可分为反射、折射、干涉、衍射和驻波等现象。

六、机械波的特性1.超前传播:波的传播速度比振动速度快。

2.波的干涉:两个波相遇时,根据叠加原理,产生增强或减弱的效果。

3.波的衍射:波通过孔隙或物体边缘时发生的现象。

4.驻波:两个等幅、频率相同的波在空间中相遇,发生干涉,形成波节和波腹。

物理中的机械振动知识点解析及解题技巧

物理中的机械振动知识点解析及解题技巧机械振动是物理学中的重要分支,研究物体在平衡位置附近做微小振幅周期性运动的规律。

在本文中,我们将对机械振动的知识点进行解析,并介绍一些解题技巧。

一、简谐振动简谐振动是理想化的机械振动模型,它假设振动系统没有能量损耗,且恢复力与位移成正比。

简谐振动的典型例子包括弹簧振子和摆锤等。

解析公式:1. 位移公式:x(t) = A*cos(ωt+φ),其中A为振幅,ω为角频率,t为时间,φ为初相位。

2. 速度公式:v(t) = -A*ω*sin(ωt+φ)。

3. 加速度公式:a(t) = -A*ω²*cos(ωt+φ)。

解题技巧:1. 周期与频率的关系:T = 1/f,其中T为周期,f为频率。

2. 角频率与频率的关系:ω = 2πf。

3. 振动的周期和频率与弹簧的劲度系数和质量有关:T = 2π√(m/k),其中m为质量,k为劲度系数。

二、阻尼振动阻尼振动是指振动系统中存在有能量消耗的情况下的振动现象。

根据阻尼的不同,可以分为无阻尼振动、欠阻尼振动和过阻尼振动。

解析公式:1. 无阻尼振动的位移公式:x(t) = A*cos(ωnt + φ),其中A为振幅,ωn为自然角频率,t为时间,φ为初相位。

2. 欠阻尼振动的位移公式:x(t) = A*e^(-βt)*cos(ωdt + φ)。

3. 过阻尼振动的位移公式:x(t) = A1*e^((-β1)t) + A2*e^((-β2)t),其中A1、A2为常数,β1、β2为自然频率。

解题技巧:1. 阻尼比:ζ = β/ωn,其中β为阻尼常数,ωn为自然角频率。

2. 衰减因子:η = e^(-βt)。

三、受迫振动受迫振动是指振动系统在受到外力作用下的振动现象。

当外力频率等于振动系统的固有频率时,会出现共振现象。

解析公式:1. 受迫振动的位移公式:x(t) = X*cos(ωt-δ),其中X为振幅,ω为外力角频率,t为时间,δ为初相位差。

高中物理机械振动知识点与题型总结

(一)机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它 能够回到平衡位置的力即回复力。

回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。

产生振动的必要条件是: a 、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。

b 、阻力足够小。

(二)简谐振动1. 定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。

简谐振动是最简单,最基本的 振动。

研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原 点的位移。

因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即 F=- k x ,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。

2. 简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。

3. 简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、 回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。

(三)描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。

1. 振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“ A ”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。

2. 周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。

振动的周期 T 跟频率 f 之间 是倒数关系, 即 T=1/f 。

振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量, 简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固有周期和固有频率。

(四)单摆:摆角小于 5°的单摆是典型的简谐振动。

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机械振动知识点汇总
(一)机械振动
物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动。

这个中心位置叫平衡位置。

物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。

回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。

产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。

b、阻力足够小。

(二)简谐振动
1. 简振模型——弹簧振子
将一个有孔小球体与一个弹簧连在一起,将一个极为光滑的水平杆穿入小球体,使球体可以在水平杆上左右滑动,而球体与水平杆的摩擦力小得可以忽略不计。

将弹簧的一端固定住,弹簧的整体质量要比球体质量小得多,这样弹簧本身质量也可以忽略不计。

这个系统便是一个弹簧振子。

2.简谐振动定义
物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。

简谐振动是最简单,最基本的振动。

研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。

因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。

3.简谐振动的条件
物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的复力作用。

4.简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。

(三)描述振动的物理量
简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。

1. 振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A ”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。

2. 周期和频率:周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。

振动的周期T 跟频率f 之间是倒数关系,即T=1/f 。

振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固有周期和固有频率。

3.相位
简谐运动的振动方程x=Asin (ωt+ϕ)
(ωt+ϕ)叫做相位。

相位,表示振动所处状态.初相——ϕ。

相位差——∆ϕ=12-ϕϕ。

(四)简振实例——单摆 用一根绝对刚性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点,在重力作用下在铅垂平面内作周期运动,就成为单摆。

单摆在摆角小于5°(现在一般认为是小于10°)的条件下振动时,可近似认为是简谐运动。

实际中,细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。

单摆做简谐振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F 是重力在圆弧切线方向的分力。

单摆的周期公式是T=。

由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅,摆球质量无关,只与L 和g 有关,其中L 是摆长,是悬点到摆球球心的距离。

g 是单摆所在处的重力加速度,在有加速度的系统中(如悬挂在升降机中的单摆)其g 应为等效加速度。

(五)振动图象。

简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。

所建坐标系中横轴表示时间,纵轴表示位移。

图象是正弦或余弦函数图象,它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。

要把质点的振动过程和振动图象联系起
来,从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度,回复力等的变化情况。

(六)阻尼振动、受迫振动、共振。

简谐振动是一种理想化的振动,当外界给系统一定能量以后,如将振子拉离开平衡位置,放开后,振子将一直振动下去,振子在做简谐振动的图象中,振幅是恒定的,表明系统机械能不变,实际的振动总是存在着阻力,振动能量总要有所耗散,因此振动系统的机械能总要减小,其振幅也要逐渐减小,直到停下来。

振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动,阻尼振动虽然振幅越来越小,但振动周期不变,振幅保持不变的振动叫无阻尼振动。

振动物体如果在周期性外力──策动力作用下振动,那么它做受迫振动,受迫振动达到稳定时其振动周期和频率等于策动力的周期和频率,而与振动物体的固有周期或频率无关。

物体做受迫振动的振幅与策动力的周期(频率)和物体的固有周期(频率)有关,二者相差越小,物体受迫振动的振幅越大,当策动力的周期或频率等于物体固有周期或频率时,受迫振动的振幅最大,叫共振。

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