简谐振动的平衡位置是哪里啊 简谐振动
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1、简谐振动可以看作匀速圆周运动沿正交(就是互相垂直)的两个方向进行分解(就是投影),其中任意一个方向的运动,都是简谐振动。由此可知,简谐振动比匀速圆周运动复杂得多。
2、抛体运动则可以分解为:正交的一个匀速直线运动和另一个匀变速直线运动,所以,抛体运动比匀变速直线运动复杂得多。
3、在匀速圆周运动作正交分解的过程中,原来大小不变的向心力,变成大小和方向都作周期性变化的回复力。简谐振动已经够复杂了。所以,振动就定量研究到简谐振动为止。
4、然而,通常我们遇到的振动的微观情况,都要比简谐振动复杂得多。所以,研究简谐振动过渡到研究振动、热振动等,需要洞察力、想象力和抽象思维、逻辑推理等能力。 简谐振动的特点是:1,有一个平衡位置(机械能耗尽之后,振子应该静止的唯一位置)。2,有一个大小和方向都作周期性变化的回复力的作用。3,频率单一、振幅不变。
5、振子就是对振动物体的抽象:忽略物体的形状和大小,用质点代替物体进行研究。这个代替振动物体的质点,就叫做振子。
6、振子在某一时刻所处的位置,用位移x表示。位移x就是以平衡位置为参照物(基点――基准点),得到的振子在某一时刻所处的位置的距离和方向。
7、我们对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时,基准点选择在运动的始点。我们对匀速圆周运动和简谐振动研究时,基准点选择在圆心或平衡位置(不动的点)。
8、参照物本来就应该是在研究过程中保持静止(或假定为静止)的点,我们的物理思路,就是从确定的量、不变的量出发进行研究。
9、确定的量和不变的量有本质的区别,在对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时,基准点选择在运动的始点。这是确定的量,却不一定是不变的量。特别在我们进行分段研究时,每一阶段的终点,就是下一阶段的始点。我们选择运动的始点为基准点,可以简化研究过程,这是服从于物理研究的化繁为简的原则,因此,不惜在不同的研究阶段,选择不同的基准点。
10、在研究匀速圆周运动和简谐振动时,由于宏观上的周期性和微观上的拓朴性,问题很复杂,所以不能选运动的始点,作基准点进行研究,而要选择确定而且不变的圆心或者平衡位置,作基准点进行研究,也是服从于物理研究的化繁为简的原则。
11、在简谐振动中,振幅A就是位移x的最大值,这是一个不变的量。
12、振子从某一状态(位置和速度)回到该状态所需要的最短时间,叫做一个周期T。振子在一个周期中的振动,叫做一个全振动。振子在一秒钟内的全振动的次数,叫做频率f。
13、周期T就是一次全振动的时间,频率f是一秒钟内全振动的次数,所以,Tf=1(四式等价的公式1)
14、圆频率ω(读作[oumiga])是一秒钟对应的圆心角。一次全振动对应的圆心角就是2π(即360度)。这是借用了匀速圆周运动的概念。在匀速圆周运动中,ω叫做角速度。当匀速圆周运动正交分解为简谐振动时,角速度就转化为圆频率。(也有人把圆频率叫做角频率的)
15、显然,ω=2πf(四式等价的公式3),(每秒全振动次数对应的角度)
16、ωT=2π(四式等价的公式2)(每个全振动对应的角度)
17、最后,定义每分钟全振动的次数为转速n,显然,n=60f(四式等价的公式4)
18、T、f、ω、n这四个量中,知道一个,其它三个就是已知的,所以这四个互相转化的公式,叫做四式等价。
19、只要物体作周期性的往复运动,就是振动。比如拍皮球,其v-t图对应于电工学中的锯齿波,所以也是振动。有人说:拍皮球没有平衡位置,或者平衡位置不在运动的对称中心,所以不能算振动。这样说的人,电工学肯定没有学好。
20、有一个数学分枝,叫做傅里叶积分,它可以把任何振动,分解为若干个简谐振动。这些简谐振动的频率,就是原始振动的整数倍,原始振动的主频率(基音),就是这些简谐振动的最小频率。
21、其它倍频(泛音),振幅都比基音小得多。所以,这就构成非简谐振动的音品的概念。
22、人耳分辨发声体的过程,就是自发地、自动化地、本能地使用傅里叶积分的过程,非常巧妙。
23、由于声音的频率由声源决定,所以,无论声波如何传播到我们的耳朵,我们照样准确地辩认出发声体的特色。 机械振动是物体(或物体的一部分)在平衡位置(物体静止时的位置)附近作的往复运动。机械振动有不同的分类方法。按产生振动的原因可分为自由振动、受迫振动和自激振动;按振动的规律可分为简谐振动、非谐周期振动和随机振动;按振动系统结构参数的特性可分为线性振动和非线性振动;按振动位移的特征可分为扭转振动和直线振动。
24、自由振动:去掉激励或约束之后,机械系统所出现的振动。振动只靠其弹性恢复力来维持,当有阻尼时振动便逐渐衰减。自由振动的频率只决定于系统本身的物理性质,称为系统的固有频率。
25、受迫振动:机械系统受外界持续激励所产生的振动。简谐激励是最简单的持续激励。受迫振动包含瞬态振动和稳态振动。在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动,称为瞬态振动。经过短暂时间后,瞬态振动即消失。系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量,因而能够作持续的等幅振动,这种振动的频率与激励频率相同,称为稳态振动。例如,在两端固定的横梁的中部装一个激振器,激振器开动短暂时间后横梁所作的持续等幅振动就是稳态振动,振动的频率与激振器的频率相同。系统受外力或其他输入作用时,其相应的输出量称为响应。当外部激励的频率接近系统的固有频率时,系统的振幅将急剧增加。激励频率等于系统的共振频率时则产生共振。在设计和使用机械时必须防止共振。例如,为了确保旋转机械安全运转,轴的工作转速应处于其各阶临界转速的一定范围之外。
26、自激振动:在非线性振动中,系统只受其本身产生的激励所维持的振动。自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此,不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动,维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。振动一停止,此交变力也随之消失。自激振动与初始条件无关,其频率等于或接近于系统的固有频率。如飞机飞行过程中机翼的颤振、机床工作台在滑动导轨上低速移动时的爬行、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动。 振动在机械中的应用非常普遍,例如在振动筛分行业中基本原理系借电机轴上下端所安装的重锤(不平蘅重锤),将电机的旋转运动转变为水平、垂直、倾斜的三次元运动,再把这个运动传达给筛面。若改变上下部的重锤的相位角可改变原料的行进方向。
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