振动
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振动基础必学知识点
以下是振动基础必学的知识点:
1. 振动的定义:振动是物体围绕某个平衡位置来回周期性地运动。
2. 振动的周期和频率:振动的周期是振动一个完整循环所需要的时间,单位是秒;频率是单位时间内振动的次数,单位是赫兹。
它们之间有
以下关系:频率 = 1/周期。
3. 振动的幅度:振动的幅度是指物体离开平衡位置的最大距离。
4. 简谐振动:简谐振动是指物体在没有阻力的情况下,围绕平衡位置
做匀速往复运动的振动。
简谐振动的特点是周期恒定、频率固定且幅
度不断变化。
5. 谐振:谐振是指当外力作用频率与物体固有频率相同时,物体容易
发生共振现象,振幅会明显增大的现象。
6. 弹簧振子:弹簧振子是指一个质点通过与弹簧连接,形成一个可以
进行振动的系统。
弹簧振子的运动方程可以用简谐振动的方程表示。
7. 摆钟:摆钟是指一个由质点与一个固定的绳或杆连接,形成可以进
行振动的系统。
摆钟的运动方程可以用简谐振动的方程表示。
8. 声音的传播和振动:声音是由物体的振动引起的机械波。
声音的传
播需要介质的存在,并且介质中的分子通过相互振动来传递能量。
9. 波动的特征:波动的特征包括传播速度、波长、频率和振幅。
10. 波的类型:根据波动传播介质的性质,波可以分为机械波和电磁波两种类型。
以上是振动基础必学的知识点,掌握这些知识可以帮助理解振动和波动以及它们在不同物理现象中的应用。
振动监测参数及标准
振动监测参数主要包括振动的振幅、频率、相位、振动速度、振动加速度、振动位移等。
1. 振幅:振幅是指振动的最大偏离量,通常用峰值或峰-峰值
表示。
2. 频率:频率是指振动的周期性重复次数,通常以赫兹(Hz)表示。
3. 相位:相位是指振动波形相对于特定参考点的时间偏移角度或时间延迟量。
4. 振动速度:振动速度是指振动物体通过空气、液体或固体传导的振动能量的速度。
5. 振动加速度:振动加速度是指振动物体加速度的大小,通常以米每秒平方(m/s^2)表示。
6. 振动位移:振动位移是指物体振动时从平衡位置到最大偏移的距离。
振动监测的标准通常采用国家或行业制定的振动监测标准,例如ISO10816标准。
该标准将振动级别划分为四个等级:I级
表示良好状态,II级表示可接受状态,III级表示存在问题或
需要进行进一步检查,IV级表示严重故障。
除ISO10816标准外,还有许多其他振动监测标准,如API 670、VDI 2056和ASME PTC 19.3等。
这些标准通常根据不
同的应用领域和设备类型提供了不同的振动限制值和评估方法。
振动的原理
- 振动的定义:振动是指物体在固定点周围做往复运动的现象。
- 振动的分类:振动可以分为机械振动、电磁振动、声波振动、光波振动等多种类型。
- 振动的原理:振动的原理是物体在受到外力作用后,会发生弹性形变,当外力消失时,物体会恢复原状,这种反复弹性形变的过程就是振动。
- 振动的特点:振动具有周期性、往复性、固有频率等特点,可以通过振幅、频率、周期等参数来描述。
- 振动的应用:振动在生活中有着广泛的应用,例如钟表的摆动、汽车的发动机震动、手机的震动提示等。
- 振动的危害:长期暴露在高频振动环境中会导致人体疲劳、神经系统受损、骨骼肌肉疲劳等问题,需要采取相应的防护措施。
- 振动的控制:为了减少振动的危害,需要采取控制措施,例如振动隔离、减振、降噪等方法。
- 振动的研究:振动是物理学、工程学等领域的重要研究对象,相关理论和技术的发展对于现代科技的进步有着重要的贡献。
- 振动的未来:随着科技的不断发展,振动的应用和研究也将不断拓展,为人类创造更加美好的未来。
震动和振动的区别震动和振动是物体在空间中发生的机械振动现象,它们在物理学和工程学等领域有着广泛的应用。
虽然两者都描述了物体的振动现象,但是它们在许多方面有着明显的区别。
本文将从物理学角度来详细探讨震动和振动的区别。
首先,从定义上来看,震动是指物体发生的强烈而有规律的振动,而振动则是指物体在一个相对稳定的平衡位置附近发生的小幅度的来回摆动。
可以说,震动是振动的一种特殊形式,是振动的一种极端情况。
震动通常会伴随着较大的能量和频率,而振动则更加稳定和平缓。
其次,在振幅上,震动通常具有较大的振幅,振幅是指振动物体从平衡位置最大偏离的距离。
而振动则具有较小的振幅,通常在一个相对稳定的平衡位置附近来回摆动。
可以用一个简单的例子来说明,当我们乘坐摇晃很大的电梯时,我们可能感到身体在剧烈震动;而当我们乘坐摇晃很小的电梯时,我们可能感到身体在轻微振动。
第三,从频率上来看,震动通常具有较高的频率,频率是指单位时间内振动的次数。
而振动则具有较低的频率。
以声学为例,比如在音响系统中,低频音称为振动,而高频音称为震动。
这是因为振动产生的音波频率较低,震动产生的音波频率较高。
第四,从能量上来看,震动通常具有较大的能量,而振动则具有较小的能量。
这主要是因为震动是一种较强烈的振动形式,能量转化更为剧烈。
我们可以通过震感器测量物体振动产生的能量大小。
当物体发生较大能量的振动时,我们会感到明显的震动,而当物体振动能量较小时,我们可能感受不到。
最后,从影响范围上来看,震动通常会对周围环境造成较大的干扰和影响,而振动则在相对较小的范围内产生影响。
以建筑物为例,当地震发生时,整个建筑物会发生震动,甚至可能倒塌;而日常生活中的楼房通常只会有轻微的振动,不会引起大的影响。
综上所述,震动和振动虽然描述的都是物体的振动现象,但在振幅、频率、能量以及影响范围等方面存在明显的差异。
通过理解和区分震动和振动的特点,我们可以更好地理解和应用它们在不同领域中的作用,例如地震预测和工程设计等。
高中物理振动振动是高中物理中一个非常重要的概念,是许多自然现象和科学原理的基础。
振动在我们周围随处可见,比如钟摆的摆动、弹簧的震动、声音的传播等都与振动有关。
本文将从振动的定义、特点、分类以及在生活中的应用等方面进行详细的介绍。
一、振动的定义振动是指物体围绕平衡位置周期性地作往复运动,即物体由平衡位置向一个方向运动,再返回原来的平衡位置,如此反复。
在振动过程中,物体的能量在弹性介质中传播,经历一系列周期性的变化。
二、振动的特点1.周期性:振动是指物体围绕平衡位置做周期性的运动。
这一周期性运动可以很规律,也可以呈现出复杂的特征。
2.振幅:振幅是指振动物体偏离平衡位置的最大距离,它决定了振动的幅度大小。
3.频率:频率是指单位时间内振动的次数,通常用赫兹(Hz)作为单位,不同的振动系统有不同的频率。
4.波长:波长是指相邻两个振动周期之间的距离,它与频率和振动速度有关。
三、振动的分类根据振动的性质和特点,振动可以分为机械振动和电磁振动两种。
1.机械振动:机械振动是指由机械系统产生的振动,比如弹簧振子、声音波动等都属于机械振动。
2.电磁振动:电磁振动是指由电磁系统产生的振动,比如光波的传播、无线电波的发射等都属于电磁振动。
四、振动在生活中的应用振动在生活中有着广泛的应用,不仅在物理学领域有着重要意义,还在其他领域产生了深远的影响。
1.医学领域:超声波成像技术利用声波的振动原理,可以用于医学诊断和治疗。
2.工程领域:震动台可以模拟地震等自然灾害,用于建筑物的抗震设计和测试。
3.交通领域:振动感应器可以用于检测车辆的振动状态,保障交通安全和车辆性能。
4.通信领域:光纤通信系统利用光的电磁振动实现信号的传输,具有高速和稳定的优势。
综上所述,振动是一种周期性的运动形式,具有广泛的应用价值。
通过学习振动的原理和特点,不仅可以更好地理解自然界中的现象,还可以为科学技术的发展和生活的改善提供基础支持。
希望本文对读者有所帮助,让大家对振动有更深入的认识和理解。
基本概念和基础知识一、常见的工程物理量力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等(一)力:力是物体间的相互作用,是一个广义的概念。
物体承受的力可以有加载力,也可以有动态力,我们常测试的力主要是动态力,即给结构施加力,激发结构的某些特性,便于测试了解其结构特性,如模态试验用的力锤。
(二)应力应变:材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。
在外力作用下,单位长度材料的伸长量或缩短量,称为应变量。
在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。
(三)振动位移:位移就是质量块运动的总的距离,也就是说当质量块振动时,位移就是质量块上、下运动有多远。
位移的单位可以用µm 表示。
进一步可以从振动位移的时间波形推出振动的速度和加速度值。
可以是静态位移,可以是动态位移。
通常我们测试的都是动态位移量。
有角位移、线位移等。
(四)振动速度:质量块在振荡过程中运动快慢的度量。
质量块在运动波形的上部和下部极限位置时,其速度为0,这是因为质量块在这两点处,在它改变运动方向之前,必须停下来。
质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值,在此点处质量块已经加速到最大值,在此点以后质量块开始减速运动。
振动速度的单位是用mm/s来表示。
(五)振动加速度:被定义为振动速度的变化率,其单位是用有多少个m/s2 或g来表示。
由下图可见加速度最大值处是速度值最小值的地方,在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。
(六)转速:旋转机械的转动速度(七)简谐振动及振动三要素振动是一种运动形式――往复运动d=Dsin(2πt/T+Φ)D――振动的最大值,称为振幅T――振动周期,完成一次全振动所需要的时间f――单位时间内振动的次数,即周期的倒数为振动频率,f =1/T (Hz)(1)频率f 又可用角频率来表示,即ω=2π/T (rad/s)ω和f的关系为ω=2πf (rad/s)(2)f =ω/2π(Hz)(3)将式(1)、(2)、(3)代入式可得d =D sin(ωt+Φ)=Dsin(2πft+Φ)可以用正玄或余玄函数描述的振动过程称之为简谐振动振动三要素:振幅D、频率f和相位Φ(八)、表示振动的参数:位移、速度、加速度振动位移: d = DsinωtDπ)振动速度:v = Dωcosωt =Vsin(ωt +2V= Dω振动加速度:a = -Dω2sinωt =Asin(ωt +π)A=-Dω2(九)振动三要素在工程振动中的意义1、振幅○振幅~物体动态运动或振动的幅度。
震动的特点与图像结果震动是我们生活中常见的一种物理现象,它在自然界和人工环境中广泛存在,对我们的生活和工作产生着重要的影响。
本文将从物理学角度来探讨震动的特点以及与之相关的图像结果。
一、震动的特点震动是物体在一定时间内由平衡位置偏离并回到平衡位置的周期性运动。
其特点包括以下几个方面:1.周期性:震动具有明显的周期性,即物体在一段时间内上下、前后或左右往复运动。
例如,钟摆的摆动和地震中地壳的震动都是周期性的。
2.频率:震动的频率是指在一秒钟内震动的周期数,用赫兹(Hz)来表示。
频率与周期有关,两者是倒数关系,即频率等于周期的倒数。
频率高,意味着周期短,物体震动的次数就多。
3.振幅:震动的振幅是指物体从平衡位置偏离的最大距离。
振幅越大,物体震动的幅度就越大。
例如,弹簧振子的振幅由弹簧的初始位移决定。
4.相位:相位是指同一周期内,不同物体的震动过程的时间相对关系。
通过相位可以描述多个物体的协同运动情况。
例如,音乐中的乐器演奏者需要在特定的相位上进行演奏,才能奏出和谐的音乐。
二、震动的图像结果震动会产生一系列有趣而独特的图像结果,这些结果既有科学价值,也有艺术美感。
下面我们将探讨几种常见的震动图像结果。
1.波纹图像:波纹是由波源向四周传播时产生的一种波动现象。
我们可以通过在水面上扔一颗石子来观察波纹的形成过程。
在这个过程中,石子落入水中,引起水面上的水分子振动,形成圆形波纹向四周扩散。
波纹图像呈现出不断扩大的圆形或半圆形图案,给人以视觉上的美感。
2.干涉图像:当两个或多个波相遇时,它们会发生干涉现象,形成干涉图像。
根据干涉的结果,我们可以得到相间干涉或同向干涉。
相间干涉的图像结果呈现出亮暗相间、交替出现的条纹,例如双缝干涉实验。
而同向干涉会产生明暗相间的彩色条纹,例如油膜干涉实验。
3.共振图像:共振现象是指当外力的频率接近一定范围内物体的固有频率时,物体会出现明显的共振现象。
共振图像常常呈现出波浪形、脉冲形或幅度突变的特点。
自由振动与受迫振动振动是物体在某个平衡位置附近作往复运动的现象。
根据激励力的性质,振动可以分为自由振动和受迫振动两种。
本文将对自由振动与受迫振动进行详细论述。
一、自由振动自由振动是指物体在没有外界干扰的情况下,在某个平衡位置附近由于具有初速度或初位移而做的振动。
自由振动是物体固有的特性,其振动频率和振幅与物体的固有属性有关。
1. 自由振动的特点自由振动具有如下特点:(1)频率恒定:自由振动的频率只与物体的固有属性有关,与外界环境无关。
(2)周期恒定:自由振动的周期也是固定的,仅取决于物体的固有属性。
(3)振幅逐渐减小:自由振动的振幅会随着时间的推移逐渐减小,直至最终停止运动。
(4)能量转化:在自由振动中,物体的动能和势能会不断转化,但总能量保持不变。
2. 自由振动的数学描述自由振动可以用简谐振动来描述,其运动方程为:\[x(t) = A \cos(\omega t + \phi),\]其中,\(x(t)\)是物体的位移,\(A\)是振幅,\(\omega\)是角频率,\(t\)是时间,\(\phi\)是初相位。
角频率和周期之间的关系为:\(\omega =\frac{2\pi}{T}\),其中,\(T\)是振动的周期。
二、受迫振动受迫振动是指在外部激励力的作用下,物体进行的振动。
外界激励力的频率可能与物体的固有频率相同或不同,从而产生不同的振动效果。
1. 受迫振动的特点受迫振动具有如下特点:(1)激励频率与固有频率相同:当外界激励力的频率与物体的固有频率相同,物体会呈现共振现象,振幅会急剧增大。
(2)激励频率与固有频率不同:当外界激励力的频率与物体的固有频率不同,物体会以一定振幅进行振动,但振幅不会增大。
(3)能量传递与阻尼:在受迫振动中,振动能量会通过物体的阻尼逐渐耗散。
2. 受迫振动的数学描述受迫振动可以通过振动方程来进行数学描述,形式如下:\[x(t) = X \cos(\omega t + \phi),\]其中,\(x(t)\)是物体的位移,\(X\)是振幅,\(\omega\)是角频率,\(t\)是时间,\(\phi\)是初相位。
一、转子振动基础1 振动现象及其危害振动是物体(质点)或某种状态随时间往复变化的现象,机械振动是指物体在平衡位置附近来回往复的运动。
它是衡量旋转机械能否持续可靠运行的重要指标。
振动状态是机组设计制造﹑安装检修和运行维护水平的综合反映。
当振动超过一定的限值(标准)时,可能会产生下列危害:(1)机组动静部分碰磨;(2)部件的疲劳损坏;(3)连接或紧固件的断裂与松脱;(4)损坏基础和周围的建筑物;(5)降低机组运行的经济性;(6)过大的振动及其引发的噪声影响运行人员健康。
2 简谐振动的基本概念和表示方法机械振动是一种特殊而又广泛存在的运动形式,自然界中有很多运动都可以归属为机械振动。
和任何运动一样,振动的形态可用不同的运动量进行描述。
按照运动量随时间变化的规律,振动可以划分为简谐振动、周期振动、非周期振动和随机振动四种形式。
在大多数情况下,汽轮发电机组振动的激振力来自于周期旋转的轴,因而多数是周期振动。
它们一般可以被分解为若干个简谐振动。
对于位移、速度、加速度等运动量随时间按谐和函数变化的简谐振动,它的标准的数学表达式为:x=Asin(ωt+φ)=Asin(2πf t+φ)=Asin(2π/T t+φ)(1.1)式中A—位移幅值,它是指做简谐振动的物体离开平衡位置的最大距离,量值是单峰值,即振动测量中经常用到的峰峰振幅值的一半,单位是mm或μm;ω—圆频率,每秒中转过的弧度,即弧度/秒;f—振动频率,每秒振动次数,单位是赫兹Hz;T—振动周期,运动重复一次所需要的时间,单位是秒;φ—初始相位角。
这几个量值之间存在这样的关系:频率与周期互为倒数,频率的2π倍是圆频率,即:T=1/f ,ω=2πf式(1.1)在以X轴为时间,Y轴为位移的直角坐标系中表示为图1.1中的曲线。
这个曲线可以看作是矢量A从初始位置φ起,以角速度ω绕原点O逆时针匀速转动,在Y轴上的投影的连线。
任一时刻t,矢量A与X轴的夹角为ωt+φ,它在Y轴上的投影即是x 。
振动的概念
振动是一个物理学概念,指的是物体在一定范围内来回往复的运动。
在振动过程中,物体可以处于平衡位置,也可以处于非平衡位置。
振动可以是周期性的,也可以是非周期性的。
周期性振动是指物体按照一定的规律来回往复运动,而非周期性振动则是指物体运动轨迹不具有规律性。
振动的类型多种多样,包括简谐振动、阻尼振动、受迫振动等。
其中简谐振动是最简单的一种振动形式,其运动规律可以用正弦函数或余弦函数来描述。
阻尼振动是指物体在阻力作用下逐渐减小的振动,而受迫振动则是指物体在外力作用下按照一定的频率和振幅进行的振动。
振动的产生需要具备一定的条件,包括物体的弹性、阻尼以及外部驱动力。
物体的弹性是指物体在受到外力作用时发生形变并产生恢复力的性质,阻尼是指物体在运动过程中受到的阻力,而外部驱动力是指促使物体振动的外部因素。
当物体受到外部驱动力作用时,会激发物体的振动,振动的能量会以波的形式从振源向四周传播,形成声波、电磁波等。
振动的应用非常广泛,包括机械工程、电子工程、生物医学等领域。
例如,在机械工程中,振动可以用于制造各种机械零件、测量和控制系统;在电子工程中,振动可以用于制造
各种电子器件、通信设备和传感器;在生物医学中,振动可以用于医学诊断和治疗、生物组织力学分析等。
总之,振动是一个非常重要的物理概念,在自然界和人类生产生活中具有广泛的应用。
通过对振动的深入研究和理解,我们可以更好地掌握自然规律并应用于实际生产生活中。
振动测试必须知道的27个基本常识振动测试必须知道的常识1、什么是振动振动是机械系统中运动量(位移,速度和加速度)的振荡现象。
2、振动实验的目的振动试验的目的是模拟一连串振动现象,测试产品在寿命周期中,是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验,也能确定产品设计和功能的要求标准。
振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来,并评估其不良品的失效分析使其成为高水平,高可靠性的产品。
3、振动分几种振动分确定性振动和随机振动两种。
4、什么是正弦振动能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。
例如凡是旋转、脉动、振荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动均是正弦振动。
5、正弦振动的目的正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响,并考核其适应性。
6、正弦振动的试验条件正弦振动试验的验条件(严酷等级)由振动频率范围、振动量、试验持续时间(次数)共同确定。
7、什么是振动频率范围振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。
例如:试验频率范围5-50Hz,表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。
8、什么是频率频率:每秒振动的次数.单位:Hz。
9、什么是振动量振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。
加速度:表示速度对时间倒数的矢量。
加速度单位:g或m/s2速度:在数值上等于单位时间内通过的路程位移:表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。
位移单位:mm10、什么是试验持续时间振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。
11、什么是扫频循环扫频循环:在规定的频率范围内往返扫描一次:例如:5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz扫描到50Hz后再扫描到5Hz。
12、什么是重力加速度重力加速度:物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。
1gn=10m/s2(GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语)13、扫描方式分几种线性扫描:是线性的,即单位时间扫过多少赫兹,单位是Hz/s或Hz/min,这种扫描用于细找共振频率的试验。
振动分类标准最新规范振动是机械工程和设备运行中常见的现象,其分类标准对于确保设备安全运行和维护至关重要。
以下是振动分类标准的最新规范:1. 振动的基本概念:振动是指物体或系统在平衡位置附近进行的周期性运动。
振动可以是自由的、受迫的或者由内部激励产生的。
2. 振动的分类:- 自由振动:当系统从静止状态被扰动后,没有外部力作用下发生的振动。
- 受迫振动:由外部周期性力作用引起的振动。
- 自激振动:由系统内部非线性因素引起的振动,如摩擦、流体动力等。
3. 振动的频率分类:- 低频振动:频率低于1Hz的振动。
- 中频振动:频率在1Hz至10Hz之间的振动。
- 高频振动:频率高于10Hz的振动。
4. 振动的幅度分类:- 微小振动:振动幅度小于0.1mm。
- 中等振动:振动幅度在0.1mm至1mm之间。
- 显著振动:振动幅度超过1mm。
5. 振动的来源分类:- 机械振动:由机械部件的不平衡、不对中或松动引起的振动。
- 电气振动:由电气设备故障或电磁干扰引起的振动。
- 热振动:由温度变化引起的结构热膨胀或收缩导致的振动。
6. 振动的监测与评估:- 振动监测应采用高精度的传感器和数据采集系统。
- 振动数据应定期分析,以识别异常模式和潜在故障。
- 评估振动水平是否在设备制造商规定的安全范围内。
7. 振动的控制措施:- 对于机械振动,应进行平衡校正、对中调整或紧固松动部件。
- 对于电气振动,应检查电气连接和滤波器,必要时进行更换或维修。
- 对于热振动,应优化热绝缘和散热设计。
8. 振动的预防与维护:- 定期进行设备检查和维护,以预防振动问题的发生。
- 采用先进的设计和材料,以减少振动的产生。
9. 安全与健康标准:- 确保振动水平符合职业安全健康标准,避免对操作人员造成健康风险。
10. 规范的更新与维护:- 随着技术的发展和行业标准的更新,振动分类标准应定期进行审查和更新。
通过遵循这些规范,可以有效地识别、评估和控制振动问题,确保机械设备的稳定运行和操作人员的安全。
振动总结归纳振动是物体在受到外力作用时产生的周期性运动。
它是自然界中常见的现象,也是工程设计和科学研究中重要的内容之一。
通过对振动现象的观察与研究,我们可以深入理解物体的结构与特性,为实际应用提供有益的指导。
本文将对振动进行总结与归纳,探讨其基本原理、种类与应用。
一、振动的基本原理振动是一个复杂的物理现象,其基本原理涉及到力的作用和运动的相互关系。
振动的发生是由外力引起的,当物体受到外力作用时,会产生弹性形变,从而使得物体回到平衡位置。
这种回到平衡位置的运动称为固有振动。
二、振动的种类1. 机械振动机械振动是指由机械系统引起的振动。
例如,弹簧振子、摆钟等都属于机械振动。
机械振动具有周期性、谐振频率等特点,对于工程设计和精密仪器制造有着重要的影响。
2. 光学振动光学振动是指光的传播过程中的振动现象。
当光通过介质时,会受到介质分子的影响,产生频率不同的振动。
这种振动对于光的传播和介质的性质具有重要的影响,例如色散、折射等现象。
3. 电子振动电子振动是材料中电子的振动现象。
在晶体中,电子可以通过晶格振动来传递能量,形成电子声子耦合。
电子振动对于材料的导电性、热导率等具有重要的影响。
三、振动的应用1. 振动传感技术振动传感技术是一种利用振动特性进行测量和监测的技术。
例如,振动传感器可以用于检测机械设备的故障与损伤,预测设备的寿命。
振动传感技术在工业制造、航空航天等领域有着广泛的应用。
2. 振动控制技术振动控制技术是通过改变外力或调节系统参数,来减小或抑制振动现象的技术。
例如,在建筑结构设计中,可以采用减振器来降低地震或风振对建筑物的影响。
振动控制技术在工程安全和舒适性的改善方面发挥着重要作用。
3. 振动工程振动工程是研究和应用振动理论的一门工程学科。
它涉及到结构的振动特性、设计的优化与改进,以及对振动环境的分析与评估。
振动工程在建筑、桥梁、交通工具等领域有着广泛的应用,可以提高结构的稳定性和安全性。
四、振动的发展趋势随着科学技术的不断进步,振动研究也在不断发展。
名词解释震动震动是指物体或物质受到外部力的作用而产生的振动或摇动的现象。
它是物体或物质在发生变形后迅速恢复原状的过程,也是能量以波动的形式传递的表现。
一般来说,震动分为机械震动和声波震动两种形式。
机械震动是物体或物质在外力作用下发生的振动或摇动。
它包括了弹性振动和非弹性振动两种形式。
弹性振动是指物体在受到外力作用后,在一定的恢复力作用下迅速恢复原状的振动。
非弹性振动是指物体在受到外力作用后,由于内部结构或性质的变化,无法完全恢复原状的振动。
常见的机械震动现象有弹簧振子、摆钟等。
声波震动是通过介质传播的机械波。
声波是由物质的振动引起的一种机械波,它是固体、液体和气体中分子或原子的振动传递的结果。
声波的传播需要介质的存在,它能够在固体、液体和气体中传播,但无法在真空中传播。
声波震动包括了纵波和横波两种形式。
纵波是指介质中的分子或原子在平行于声波传播方向上的振动,横波是指介质中的分子或原子在垂直于声波传播方向上的振动。
常见的声波震动现象有声音的传播和产生,如人的说话、乐器的演奏等。
震动在生活和科技中有着广泛的应用。
在建筑工程中,地震工程研究如何减少建筑物在地震中的震动,保证其稳定和安全;在机械工程中,研究如何减小机械设备在运行过程中的震动,提高其工作效率和寿命;在交通运输中,研究如何减少汽车、船舶等交通工具行驶过程中的震动,提高乘坐的舒适度;在医学领域,通过研究人体的运动和生物振动,提高医疗设备的效果和人体的康复速度。
总之,震动是物体或物质在受到外力作用后产生的振动或摇动现象,可以是机械震动或声波震动。
它在生活和科技中有着广泛的应用,对于保证建筑结构的安全、提高机械设备的工作效率和乘坐的舒适度等方面都起着重要的作用。
振动的名词解释振动是物体在时间内做往复的运动,以及物质中传播的波动现象。
它是自然界中普遍存在的一种现象,涉及到物理学、工程学、生物学等多个领域。
从微观的分子到宏观的建筑物,振动无处不在,所以了解振动的本质和特征对我们理解自然规律以及应用技术都非常重要。
一、振动的本质振动的本质可以从两个方面来解释:运动的性质和波动的性质。
首先,振动可以看作是一种运动,它是物体或系统围绕平衡位置做往复运动。
在振动过程中,物体或体系从一个极端位置到达另一个极端位置,然后再返回原位。
这种运动可以是机械振动,如弹簧的上下震动,也可以是电子振动,如电子在原子中的动态运动。
除了运动性质,振动还具有波动的性质。
波动指的是一种以波的形式传播的能量传递方式。
振动可以在空气、水、固体等介质中通过波动传播。
例如,声波是一种通过介质传播的振动,光波是一种通过电磁场传播的振动。
这种能量的传递方式带来了波长、频率、振幅等概念,并且可以用数学和物理定律进行描述和分析。
二、振动的特征振动具有多个特征,其中包括以下几个方面:1. 频率:振动的频率指的是单位时间内完整振动的次数。
频率是描述振动快慢的量,通常用赫兹(Hz)来表示。
频率越高,振动越快。
2. 振幅:振幅是振动的最大偏离量,也可以理解为振动的幅度大小。
振幅越大,振动的能量越大。
3. 周期:周期是指振动从一个起点到达另一个起点所经历的时间。
周期是频率的倒数,两者之间存在着互为倒数的关系。
4. 相位:相位描述了振动的位置关系。
当两个或多个振动具有相同的频率时,它们之间的相位关系可以通过相位差来描述,相位差可以是正值、负值或零。
5. 谐振:谐振是指在特定频率下,振动系统能够获得最大幅度的振动。
谐振频率取决于系统的特性,对于不同的系统会有不同的谐振频率。
三、振动的应用振动的广泛应用领域可谓多不胜数。
以下简要列举几个主要的应用领域:1. 工程学和物理学:振动理论在工程学和物理学中有重要应用。
例如,振动学可用于研究和设计机械工程系统中的振动和声学特性,以及材料的振动性能分析。
376第九章 振动9.2.1 一刚体可绕水平轴摆动.已知刚体质量为m ,其重心C 和轴O 间的距离为h ,刚体对转动轴线的转动惯量为I.问刚体围绕平衡位置的微小摆动是否是简谐运动?如果是,求固有频率,不计一切阻力.[解 答]刚体受力如图所示,规定逆时针为转动正方向,φ为与OC 铅垂线(为平衡位置)的夹角,由对O 的转动定理;I M mgh sin βφ==-因φ很小故sin φφ=222220d I mgh 0dtd mgh0dt I φφφφω∴+=+== 9.2.2 轻弹簧与物体的连接如图所示,物体质量为m ,轻弹簧的劲度系数为1k 和2k ,支承面是理想光滑面,求系统振动的固有频率.[解 答]以物体m 为隔离体,水平方向受12k ,k 的弹性力12F,F ,以平衡位置为原点建立坐标系O x -,水平向右为x 轴正方向。
设m 处于O 点对两弹簧的伸长量为0,即两个弹簧都处于原长状态。
m 发生一小位移x 之后,弹簧1k 的伸长量为x ,弹簧2k 被压缩长也为x 。
故物体受力为:x 1212F k x k x=(k k )x =---+ (线性恢复力) m 相当于受到刚度系数为12k=k k +的单一弹簧的作用 由牛顿第二定律:21222122d xm (k k )x dtd xm (k k )x=0dt=-+++ 2120k k mω+=9.2.3一垂直悬挂的弹簧振子,振子质量为m ,弹簧的劲度系数为1k .若在振子和弹簧1k 之间串联另一弹簧,使系统的频率减少一半.串联上的弹簧的劲度系数2k 应是1k 的多少倍?377[解 答]未串时:平衡位置 1mg k=212212d x mg k (x )m dtd xmk x=0dt -+=+0ω=串联另一刚度系数为2k 的弹簧:此时弹簧组的劲度系数为k ?=112212121212121212k mg ;k mg k k mgmg k k k k /(k k )mg /k k k k /(k k )=⎫⎬=⎭++==+=∴=+0ωω'==前已知:2ωω='02ωω'===前解得:211k k 3=9.2.4单摆周期的研究.(1)单摆悬挂于以加速度a 沿水平方向直线行驶的车厢内.(2)单摆悬挂于以加速度a 上升的电梯内.(3)单摆悬挂于以加速度a(<g)下降的电梯内.求此三种情况下单摆的周期.摆长为.[解 答](1)以车为参照系,摆锤为隔离体,受重力W ,摆线张力T ,惯性力f ma *=-。
平衡位置处有:T mg f 0*++= 由此可得平衡位置时摆线铅直夹角378atg gα=(1) 由平衡位置发生小角位移θ由牛顿第二定律:在切线方向的分量式sin()cos()mg ma ma ταθαθ-+++=即 (s i nc o s c o s s i n )(c o s c o s s i n s g a a ταθαθαθαθ-++-= θ 角很小,故sin ,cos 1θθθ==.于是得: (sin cos )(cos sin )g a a ταθααθα-++-=利用(1)式,sin cos ,g a αα=则 22(c o s s i n )d g a a dt τθααθ-+==即 22c o ss i n0d ga dtθααθ++= 因为sin αα==所以2T ω===(2)以电梯为参照系,惯性力与重力沿铅垂方向,同于的分析摆线为铅垂位置时为平衡态.2T=(3) 同(2)的分析得:2T =9.2.5在通常温度下,固体内原子振动的频率数量级为310/s .设想各原子之间彼此以弹簧连结.一摩尔银的质量为108g 且包含236.0210⨯个原子.现仅考虑一列原子,且假设只有一个原子以上述频率振动,其它原子皆处于静止,计算一根弹簧的劲度系数.379[解 答] 由9.2.2知0ω=这里 12k k k ==0ω∴=201354(/)2k m N m ω== 9.2.6一弹簧振子,弹簧的劲度系数为k 9.8N /m =,物体质量为20g 现将弹簧自平衡位置拉长并给物体一远离平衡位置的速度,其大小为7.0m/s ,求该振子的运动学方程(SI).[解 答]以平衡位置为原点建立坐标系O-x,水平向右为正方向。
弹簧振子的运动方程为:0cos(),9.8(/),200x A t k N m m g ωα=+==故07(/)rad s ω== 0t =时,00),7.0(/)x x cm cm s νν====2310()A m -==⨯0t =时,000cos sin x A A ανωα=⎫⎬=-⎭→0.34()rad α=-弹簧振子的运动方程:2310cos(70.34)x t -=⨯-9.2.7质量为31.010g ⨯的物体悬挂在劲度系数为61.010dyn /cm ⨯的弹簧下面.(1)求其振动的周期.(2)在t 0=时,物体距平衡位置的位移为0.5cm +,速度为15cm /s +,求其运动学方程.[解 答]以平衡位置为原点,建立坐标系O-x ,竖直向下为正方向。
(1)0220.199()T s πω=== (2)设运动方程为:38000000cos()31.6cos 0sin x A t x A t A ωαωανωα=+==⎧=⎨=-⎩时, 即 000c o s 0.726s i n 0.688x A A αναω⎧==⎪⎪⎨⎪=-=--⎪⎩故0.759()43.4r a d α=-=- 所以运动学方程为:36.8910cos(31.60.759)x t -=⨯-9.2.8(1)一简谐振动的运动规律为x 5cos(8t+)4π=,若计时起点提前0.5s ,其运动学方程如何表示?欲使其初相为零,计时起点应提前或推迟若干?(2)一简谐振动的运动学方程为x 8sin(3t )π=-.若计时起点推迟1s ,它的初相是多少?欲使其初相为零,应怎样调整计时起点?(3)画出上面两种简谐振动在计时起点改变前后t 0=时旋转矢量的位置.[解 答] (1)5cos(8)4x t π=+ (1)计时起点提前0.5,则0.5t t '=+,代入(1)式,运动方程为:5cos[8(0.5))5cos[84)44x t t ππ''=-+=-+设计时起点提前0t 秒,可使初相为零,即0t t t ''=+,代入(1)式得:05cos(88)5cos(8)4x t t t π''''=-+= 有 0080,432t t ππ-+==即即提前32π秒时计时可使其初相为零。
(2)38sin(3)8cos(3)2x t t ππ=-=-(2) 计时起点提前0t 秒时0t t t '=+代入381038cos(33)2x t t π'=--若计时起点推迟一秒,则01t =-,此时初相为0333322t αππ=--=-若要 03302t απ=--=,需02t π=-即推迟2π秒计时时,可使初相为零。
(3) 见图a,b(a)(b)9.2.9 画出某简谐振动的位移——时间曲线,其运动规律为1x 2cos 2(t )4π=+ (SI 制)[解 答]12cos 2()4x t π=+(SI 制)令14t t '=+ 则有2cos 2x t π'=为周期引的余弦曲线。
画出 x t '- 曲线,再根据14t t '=-的关系。
将ox 轴右移14周期。
9.2.10半径为R 的薄圆环静止于刀口O 上,令其在自身平面内作微小摆动.(1)求其振动的周期.(2)求与其振动周期相等的单摆的长度.(3)将圆环去掉23而刀口支于剩余圆弧的中央,求其周期与整圆环摆动周期之比.[解 答](1)该装置为物理摆,利用9.2.1对一般刚体得到的公式02T ω==为薄圆球质量。
h R = 451845cos(84x t '=-+5cos(8)x π=t '3)2t π-2x98()s382根据平行轴定理:222200222I I I moo mR mR mR T ''==+=+=∴==(2)根据单摆公式02T=由0,T T = 可得2R =(3)该装置为物理摆,仍利用公式2T '=由对称性可知,质心位于oo '上。
m '为剩余圆弧的质量,h oc '=。
根据平衡轴定理。
2220()C C I m R I m o c I m R h ''''''''==+=+- 2220()2C I I m n m R m R h m h m Rh '''''''''''=+=--+=故22 1.T T T''=== 即T T '=可知不管圆环去掉多少,只要刀口高于剩余圆弧中央,其振动周期均不变。
9.2.11 1m 长的杆绕过其一端的水平轴作微小摆动而成为物理摆.另一线度极小的物体与杆的质量相等.固定于杆上离转轴为h 的地方.用0T 表示未加小物体时杆子的周期,用T 表示加上小物体以后的周期.(1)求当h 50cm =和h 100cm =时的比值TT .(2)是否存在某一h 值,可令0T T =,若有可能,求出h 值并解释为什么h 取此值时周期不变.[解 答](1)利用9.2.1得到的物理摆公式T 2π=设0m 为杆质量,为杆长,未加小物体时, 加小物体后,200c2001I m ,m m ,h 322T 223g gππ=====383022000c 0m m h1h 2I m m h ,m 2m ,h 32m 42+'''=+===+00m h T 2hg()42+=+2h T 3g hT 22h2g()42+=⨯=++ 00T 100,h 50,h 0.9352T T 4100,h 100,h 1.155T 3==========即时,即时,(2)由T1T =,即2223h2h +=+可得:122h ,h 03== 讨论: 由0T 2=23。
在12h 3=处加另一物体,相当于使等效单摆的摆锤质量增加而摆长不变,故周期不变。
2h 0=,即小物体置于转动轴上,对运动无影响。
故周期不变。
9.2.12天花板下以0.9m 长的轻线悬挂一个质量为0.9kg 的小球.最初小球静止,后另有一质量为0.1kg 的小球沿水平方向以1.0m/s 的速度与它发生完全非弹性碰撞。
求两小球碰撞后的运动学方程.[解 答]以小球12m ,m 为物体系。