大学物理上册振动课件

2024/1/26
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03
驻波形成条件及其性质分析
Chapter
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驻波产生条件及特点描述
产生条件
两列沿相反方向传播、振幅相同、频 率相同的波叠加。
特点描述
波形不传播，能量在波节和波腹之间 来回传递，形成稳定的振动形态。
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驻波能量分布规律探讨
能量分布
驻波的能量主要集中在波腹处，波节处能量为零。
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04
多普勒效应原理及应用举例
Chapter
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多普勒效应定义及公式推导
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定义
当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化，这种现象 称为多普勒效应。
公式推导
设波源发射频率为f0，波速为v，观察者与波源相对运动速度为vr，则观察者接收到的 频率为f=(v±vr)/v×f0，其中“+”号表示观察者向波源靠近，“-”号表示观察者远离
Chapter
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非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理，而非线性振动则不满足 。
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26Biblioteka 混沌理论基本概念阐述混沌定义
确定性系统中出现的内在随 机性现象。
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
共振现象
当外力的频率与物体的固有频率相等时，物体的振幅达到最大的现象。

b. 和t 求解
如 :
旋转矢量法
解析法 由 x00.0 40.0c8os
π
3
旋矢法
v 由0 旋 矢A 图si n 0 判s 断 i n 0 π3
A π
x/m
知 π
.
3
o
3
0.04 0.0158
15.
[例2] 一简谐运动的 x – t 曲线，如图所示，求：
(1) 初相 ；(2) 求运动方程,并用旋矢表示之；
讨论: a. 所含各种情况
= 0 , 直线(谐振动)
y A1 x A2
= /2 , 3/2 正椭圆 如 A1=A2 圆
— 其他情况 斜椭圆
b. 右旋与左旋
如 = 2 - 1>0
y 超前x 顺时针旋转(右旋)
如 = 2 - 1<0
x超前y 逆时针旋转(左旋).
28
28.
*三 .多个同方向同频率简谐运动的合成
两边对 t 求导
d(1mv21kx2)0 dt 2 2
.
d2x k x 0 dt2 m
21
21.
[例] 求图示系统的振动频率 .设轻绳与定滑轮
间无相对滑动.
分析:
k
J,r
a. 寻找平衡位置 , 建立图示坐标系 mgkx0
b. Ⅰ法 动力学法
m
o
x0
偏离x 平动与转动隔离
对m : mgFT ma
对J : F Trk(x0x)J
Fr 2mr2
at
5 (Rr)
d2
dt2
at r
d2
dt 2
2
(sin)
R FT c r
F
mg
T 2π 7(Rr)l

t 0
（2）0 是t =0時刻的位相，即初位相（0—2之間取值）
用分析法確定特殊情況下的位相：
❖ t=0 時，x0=A, v0=0.
x0 v0
Acos0 A sin 0
A
0
0 0
X 0 X0=+A
1
❖ t=0時, x0=0, v0<0 v
X
0
❖ t=0時, x0=-A, v0=0
X
-A 0
2
2
O
Ek t
結論：
（1） 振子在振動過程中，動能和勢能分別隨時間 變化，但任一時刻總機械能保持不變。
（2） 動能和勢能的變化頻率是彈簧振子振動頻 率的兩倍。 （3）頻率一定時，諧振動的總能量與振幅的平方 成正比。（適合於任何諧振系統）
彈性勢能
Ep
1 2
kx 2
Ek E Ep
Ep
E
Ek
Ep
A
O Ax
§10-2 簡諧運動的合成
10-2-1 簡諧運動的合成 1. 兩個同方向、同頻率的簡諧運動的合成
某一質點在直線上同時參與兩個獨立的同頻率的簡 諧運動，其振動運算式分別表示為：
x1 A1 cos( t 1 ) x2 A2 cos( t 2 )
A A1 A2
x x1 x2
x A cos( t )
結論：
合運動仍為簡諧運動。
A2
A
2
1
A1
x2 x1
x
x
A A12 A22 2 A1 A2 cos( 2 1)
A2
A
tg 1 A1 sin 1 A2 sin 2 A1 cos 1 A2 cos 2
2
1

01
02
03
声波传播速度
声波在介质中的传播速度 与介质的密度和弹性模量 有关。
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声波衰减
声波在传播过程中会因介 质的吸收和散射而逐渐衰 减。
声波反射和折射
声波在遇到不同介质界面 时会发生反射和折射现象 。
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案例分析：医学超声诊断技术应用
超声成像原理
利用超声波在人体组织中的反射和折 射特性，将回声信号转换为图像，从 而实现对人体内部结构的可视化。
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05
阻尼振动的能量逐渐转化为 热能或其他形式的能量。
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受迫振动产生条件及规律
受迫振动的定义：物 体在周期性外力作用 下产生的振动。
存在周期性外力作用 。
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受迫振动的产生条件
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受迫振动产生条件及规律
外力频率与物体固有频率 不同。
2024/1/25
受迫振动的频率等于驱动 力频率，与物体固有频率 无关。
大学物理振动波 动优秀ppt课件
2024/1/25
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目录
• 振动基本概念与简谐振动 • 阻尼振动、受迫振动与共振 • 波动基本概念与波动方程 • 干涉、衍射与偏振现象 • 多普勒效应与声波传播特性 • 非线性振动与混沌现象初步探讨
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01
振动基本概念与简谐振动
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受迫振动的规律
当驱动力频率接近物体固 有频率时，振幅显著增大 ，产生共振现象。
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共振现象及其危害防范
2024/1/25
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共振现象及其危害防范
对机器、设备等造成损坏 。
对建筑物、桥梁等结构造 成破坏。