物理乐乐课堂高二受迫振动包括:
1. 受迫振动:物体在驱动力或策动力的作用下做振动。
2. 共振:受迫振动中,如果驱动力的频率等于物体的固有频率,则会发生强烈的振动,这种现象称为共振。
3. 策动力:使物体发生振动的力。自然界常见的策动力有重力、电磁力、惯性力、阻尼力等。
4. 受迫振动系统:受驱动力作用而做受迫振动的整个系统。
5. 阻尼:系统在振动过程中由于受到阻力的作用而逐渐减弱,直至停止,这个过程称为阻尼。
6. 受迫振动的周期:做受迫振动的物体单位时间内所完成的振动次数。
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例题:受迫振动
假设有一个单摆,其摆长为L,质量为m。当摆球受到一个周期性变化的驱动力作用时,会发生受迫振动。
1. 驱动力频率的计算:
驱动力频率等于单摆的自然频率,即:
f = 1/T = 1/(2π√(L/g))
其中,g为当地重力加速度。
2. 受迫振动周期的计算:
受迫振动的周期等于驱动力周期,即:
T = 驱动力周期
3. 受迫振动稳定后的振动幅度:
受迫振动稳定后,摆球的振动幅度会逐渐减小,直到与驱动力幅值相等。这是因为能量在振动系统和驱动系统之间不断转换。
现在,假设驱动力周期为T,幅值为A,频率为f。经过一段时间后,摆球振动的幅度也会逐渐减小到A。这个过程可以用能量守恒定律来解释。当摆球振动时,一部分能量会转化为热能,导致摆球振幅逐渐减小。
4. 受迫振动与共振的区别:
共振是指系统对特定频率的激励有特别大的响应。而受迫振动是在驱动力频率下发生的振动,但并不意味着系统的自然频率与驱动力频率完全一致。因此,受迫振动和共振是两种不同的现象,需要分别考虑。
综上所述,受迫振动是一个重要的物理概念,可以通过具体的例子来帮助学生理解。在这个例子中,我们选择了单摆作为模型,通过分析其受迫振动的过程,帮助学生理解受迫振动的基本概念和规律。