《高职振动和波》PPT课件

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1、第六章机械振动和机械波教学基本要求一掌握简谐振动、共振、声强、声强级、乐音等概念。二理解横波、纵波与波的干涉和衍射，波长、波速和频率的关系。三了解超声波的特性和在医学中的应用。机械振动的概念物体沿直线或弧线在平衡位置附近做周期性的往复运动，这种运动叫做机械振动，简称振动。第一节机械振动回复力振动物体在振动过程中，当偏离平衡位置时，总是受到一个指向平衡位置的合外力，这个力叫做回复力。一、简谐振动（simpleharmonicvibration）：简谐振动：物体在受到大小跟位移成正比，而方向相反的回复力作用下的振动。即:F=-kx2、运动情况：分为两个过程：离开平衡位置运动：向平衡

2、位置运动：做加速度增大的减速运动做加速度减小的加速运动1、特征：回复力：加速度：二、振动的振幅、周期和频率物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。振动的周期T是指完成一次全振动的时间。振动的频率f是指单位时间内完成的全振动的次数。实验表明,振动周期或频率是由振动物体本身的性质所决定的,跟振幅的大小无关,因此叫做固有周期和固有频率.弹簧振子的周期：三、单摆单摆振动是简谐振动,条件：摆角α<5°周期公式：单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。1、意义：四、机械振动的图象表示振子的位移随时间变化的规律2、构成：横坐标为时间t,纵坐标为位移x3、形状：正弦或余弦曲线4、

3、应用：确定A、T、x(t)及速度的方向例1、如图为某一质点的振动图象由图象回答A、T、f五、机械振动的能量1）简谐振动中机械能守恒2）振幅大则机械能大3）振幅保持不变阻尼振动1）振幅不断减小的振动2）振幅变小的原因系统克服阻尼作用做功使系统的机械能随时间逐渐减少六、共振1）物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动2）受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关2、共振1）驱动力的频率接近（等于）物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大（最大）的现象2）声音的共振----共鸣3）共振的应用和防止1、受迫振动七、相位为相位为t=0时的相位，叫初相位1、振动方程2、相位和初相位机

4、械振动在弹性介质中的传播.第二节波动学基础一、机械波产生条件：1）波源；2）弹性介质.波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.注意分类：1）横波；2）纵波.特征：具有交替出现的波峰和波谷.横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.（仅在固体中传播）纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.（可在固体、液体和气体中传播）特征：具有交替出现的密部和疏部.（二）波长波的周期和频率波速波长：沿波的传播方向，两个相邻的、振动步调一致的质点间的距离，即一个完整波形的长度.OyAA-频率f：即质点振动的频率波速v：波动过程中，某一振动状态单位时间内所传播的距离注意周期或频率只决定于

5、波源的振动!波速只决定于媒质的性质（弹性及密度）！关系例1在室温下，已知空气中的声速为340m/s，水中的声速为1450m/s，求频率为200Hz和2000Hz的声波在空气中和水中的波长各为多少？在水中的波长解由，频率为200Hz和2000Hz的声波在空气中的波长四、波的叠加原理、波的干涉几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样.在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和.频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而

6、使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.波的干涉1）频率相同；2）振动方向平行；3）相位相同或相位差恒定.波的相干条件波的衍射波能够绕过障碍物或孔隙继续前进的现象，叫做波的衍射。波发生衍射的条件：障碍物或孔隙的尺寸比波长小，或者接近波长。第二节机械波点O的振动状态点Pt时刻点P的运动t-x/u时刻点O的运动点P振动方程时间推迟法u四、波动方程点O振动方程O如果原点的初相位不为零例1已知波动方程如下，求波长、周期和波速.解：方法一（比较系数法）.把题中波动方程改写成比较得一、声波：在弹性介质中传播的机械纵波。可闻声波:20~20000Hz次声波:低于20Hz超声波:高于

7、20000Hz第三节声波二、描述声波的物理量声强：声波的能量.能够引起人们听觉的声强范围：第三节声波贝尔（B）声强级：人们规定声强为测定声强的标准.如某声波的声强为I，则比值的对数，叫做相应于I的声强级LI.分贝（dB）第三节声学基础声源声强W/m2声强级dB响度引起痛觉的声音1120钻岩机或铆钉机10-2100震耳交通繁忙的街道10-570响通常的谈话10-660正常耳语10-1020轻树叶的沙沙声10-1110极轻引起听觉的最弱声音10-120几种声音近似的声强、声强级和响度第三节声学基