医用物理学789振动与波动b.ppt

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1、第4章振动和波、声vibration,wave&soundwave简谐运动机械波判断方法运动方程特征量振动能量振动合成阻尼与共振波动方程波的能量波的干涉驻波多普勒效应惠更斯原理本章知识结构意义例题超声成像仪ultrasonicimagingdevice三维动态超声图像Three-dimensionalEchocardiography机械振动mechanicalvibration：物体在平衡位置附近作往返的周期性运动。广义：物理量围绕一定的平衡值做周期性的变化。波wave：振动在空间的传播过程。主要内容：机械振动、机械波，声和超声的物理性质和规律

2、，及其在医学上的应用。简谐振动simpleharmonicmotion一、简谐振动方程二、简谐振动的特征量三、简谐振动的矢量图示法四、简谐振动的合成五、简谐振动的能量六、阻尼振动、受迫振动和共振七、例题、总结一、简谐振动方程simpleharmonicmotionequation1、弹簧振子2、简谐振动方程1、弹簧振子harmonicOscillator简谐振动方程微分形式简谐振动方程三角函数形式动力学特征运动学方程简谐振动方程simpleharmonicmotionequation线性回复力微分形式三角函数形式用时间的正弦或余弦函数来描述的振

3、动简谐振动方程simpleharmonicmotionequation二、简谐振动的特征量1、振幅amplitude2、周期、频率period,frequency3、相位phase1、振幅amplitude振幅：物理量A，是物体离开平衡位置的最大位移2、周期、频率period,frequency周期T：物体作一次完全振动所需的时间。频率f：周期的倒数f，单位时间内物体所作的完全振动的次数。角频率(angularfrequency)：频率的2倍3、相位phase相位的定义初相位initialphase相差phasedifference相位的定

4、义phase相位或相：＝（t+0），表示简谐振动在一个周期内所处的瞬时运动状态。初相位：当t=0时，＝0为初相位。单位：rad（弧度）初相位initialphase当t=0时确定一个简谐振动方程已知任意三个变量，就确定了简谐振动方程相差phasedifference意义：比较简谐振动的步调是否一致两个同频率的简谐振动的相差分析位移、速度、加速度步调分析两个同频率的简谐振动的相差分析可以先把减去或加上2的整数倍，再按上述方法确定相位的超前或落后；两个同频率的简谐振动的相差分析称s2(t)超前于s1(t)；称s2(t)落后于s1(t)

5、；位移、速度、加速度步调分析tsavAOT/2T三、简谐振动的矢量图示法三、简谐振动的矢量图示法SP0PCBONAs0POB=t+0(t=0)(t=t)频率振幅相位初相位四、同方向、同频率简谐振动的合成矢量法解合振动分析矢量图示法SA2OAs1s2sA1N1N2N分析合振幅最大：合振幅最小：在一般情况下：五、简谐振动的能量theenergyofsimpleharmonicmotion五、简谐振动的能量六、阻尼振动、受迫振动和共振dampedvibration,forcedvibration,resonance阻尼振动dampedvib

6、ration：物体在运动过程中，由于阻力的作用，如空气阻力和摩擦力等，使振动的振幅和能量逐渐衰减受迫振动forcedvibration：振动系统在外界驱动力作用下的振动。举例：扬声器纸盆的振动。共振resonance：在受迫振动中位移振幅出现极大值的现象，称为位移共振，简称共振受迫振动forcedvibration稳定后的振动频率由驱动力的频率决定共振resonance共振频率由系统的固有频率决定例题：求单摆的振动方程和能量mTmgmgcosmgsinsl固有频率，它只与系统本身有关，与小球质量无关smTmgmgcosmgsinsl

7、简谐振动总结summarysummary简谐振动：方程、特征量、矢量图示法同方向、同频率简谐振动的合成阻尼振动、受迫振动和共振特点简谐振动的能量相关习题：习题四：4-1~4-9机械波的产生和传播mechanicalwave复习简谐振动review动力学方程运动学方程简谐振动方程简谐振动能量主要内容一、机械波mechanicalwave二、波动方程waveequation三、波的能量和强度energyandintensityofwave四、总结summary一、机械波mechanicalwave机械波的产生横波、纵波波阵面、波线波长、波速、频率、

8、周期机械波的产生mechanicalwave机械波：机械振动在弹性媒质中的传播。振动是波动的基础，波动是振动的传播在弹性媒质中，某一个质点因外界扰动时