這是機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波ppt，包括了彈簧振子和簡(jiǎn)諧振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程及其圖像，簡(jiǎn)單的非理想振動(dòng)，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成與分解，簡(jiǎn)諧波，波的疊加原理、波的干涉，聲波和超聲波等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波ppt是由紅軟PPT免費(fèi)下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的速度與加速度 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程指出了位移與時(shí)間的關(guān)系.對(duì)位移進(jìn)行一次微分可以得到在該位移處的速度， 進(jìn)行兩次微分可以得到在該點(diǎn)的加速度. 單擺與復(fù)擺 單擺與復(fù)擺的結(jié)構(gòu)如圖所示.它們的受力都可以用簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程描述.其運(yùn)動(dòng)都可以用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程表示，都是諧振子的一種. 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程的求解 設(shè)彈簧振子如下圖所示，用外力將物塊拉到距平衡位置 x=6cm 處，然后撤掉外力，以撤掉外力的時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，求該振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程.設(shè)物塊質(zhì)量 m=0.02kg，彈簧勁度系數(shù)k=0.022N·m-1. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量 簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種理想過程，它的總能量在運(yùn)動(dòng)過程沒有損耗，即在振動(dòng)過程中總能量守恒.能量的形式在動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)換. 其中勢(shì)能為 動(dòng)能為 總能量為兩者之和，即 §3-3 簡(jiǎn)單的非理想振動(dòng) 真實(shí)物理世界的振動(dòng)并非都接近理想情況.在自然狀態(tài)下，振子在振動(dòng)時(shí)一般會(huì)受到摩擦阻力的作用而使運(yùn)動(dòng)能量減小.在人為狀態(tài)下，為了維持振動(dòng)可以施加策動(dòng)力. 非理想情況的振動(dòng)可歸類為：阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng). 欠阻尼和過阻尼的振動(dòng)方程 阻尼振動(dòng)是一種復(fù)雜振動(dòng)，在不嚴(yán)格情況下做實(shí)際分析時(shí)有些問題可以簡(jiǎn)化. 假設(shè)振動(dòng)中的摩擦阻力與運(yùn)動(dòng)速度成正比，比例系數(shù)為， 則振動(dòng)方程可寫為 其中 ， 為阻尼系數(shù). §3-4 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成與分解 在振動(dòng)平面上建立坐標(biāo)系可以把振動(dòng)分為幾類. 假如振動(dòng)只發(fā)生在一個(gè)方向上，即用一個(gè)坐標(biāo)就可以描述振動(dòng)過程(例如第一節(jié)的簡(jiǎn)諧振子方程描述的運(yùn)動(dòng))稱為一維振動(dòng).如果需要用2個(gè)或3個(gè)坐標(biāo)描述振動(dòng)過程，則稱這種振動(dòng)為二維振動(dòng)或三維振動(dòng). 所謂振動(dòng)合成就是把不同參數(shù)的振動(dòng)或不同維的振動(dòng)疊加在一起.所謂振動(dòng)分解就是把一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單振動(dòng). 一維振動(dòng)合成 拍及其應(yīng)用 把以上疊加表達(dá)式分成兩部分：相加部分和相減部分，其中相減的部分稱為拍.拍的概念在兩個(gè)頻率相近時(shí)有很多應(yīng)用. 在現(xiàn)實(shí)生活中不同頻率的疊加技術(shù)使用非常普遍.例如低頻聲振動(dòng)由于能量和吸收原因不能轉(zhuǎn)播很遠(yuǎn)，而高頻電磁波又不能被人類直接感覺到.運(yùn)用振動(dòng)疊加原理，將聲振動(dòng)與高頻電磁振動(dòng)相疊加就得到了我們?nèi)粘Ｉ�活中的電視信�?hào)和廣播信號(hào). 二維振動(dòng)合成 (一) 同頻率垂直振動(dòng)合成 兩個(gè)振動(dòng)分別用x和y表示. 其疊加結(jié)果用三角公式可以得到： (二) 不同頻率垂直振動(dòng)合成 振動(dòng)的分解 物理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)都可以證明，一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)可以分解為若干個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng).或者說，任何一個(gè)周期性振動(dòng)都可以看成幾個(gè)不同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)合成，而非周期的振動(dòng)可以是無(wú)限多個(gè)不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成. 組成一個(gè)復(fù)雜振動(dòng)的所有振動(dòng)頻率的集合稱為頻譜. 下面圖形分別是脈搏的時(shí)序圖和相應(yīng)的傅里葉頻譜圖.人類的脈搏是一種準(zhǔn)周期振動(dòng)，用傅里葉分解技術(shù)可以將它分解，不同人的脈搏其分解得到的成分也不相同，它比圖形有更多的數(shù)字信息. 調(diào)制與解調(diào) 廣義的振動(dòng)包括了電磁振動(dòng).人類是通過語(yǔ)言進(jìn)行交流的，但語(yǔ)言無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播.高頻電磁信號(hào)可以傳播很遠(yuǎn)的距離，于是人們將語(yǔ)言信號(hào)與高頻電磁信號(hào)混合，然后通過發(fā)射天線將混合有語(yǔ)言信息的高頻電磁信號(hào)發(fā)射出去.這個(gè)過程在工程上稱為調(diào)制.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的血壓、細(xì)胞電位等信號(hào)均為低頻信號(hào)，這些信號(hào)在放大處理時(shí)會(huì)遇到所謂靜態(tài)漂移問題，為解決這個(gè)問題，生物放大器中也廣泛運(yùn)用調(diào)制技術(shù).調(diào)制的反過程稱為解調(diào). §3-5 簡(jiǎn)諧波 什么是簡(jiǎn)諧波？ 機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波.實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)(振源)相應(yīng)的波動(dòng)屬性(周期、波形等)是相同的.所以，當(dāng)波源做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，其傳播過程就稱為簡(jiǎn)諧波.光波在本質(zhì)上與機(jī)械波不相同，但其波動(dòng)屬性可以用簡(jiǎn)諧波描述. 簡(jiǎn)諧波的轉(zhuǎn)播 由彈性力聯(lián)系著的微粒所組成的介質(zhì)，叫做彈性介質(zhì)(elastic medium).振動(dòng)物體在彈性介質(zhì)中振動(dòng)時(shí)，由于彈性力的聯(lián)系，就把這種振動(dòng)在介質(zhì)中依次傳播出去.機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程，叫做機(jī)械波(mechanical wave).例如，液體表面的波、聲波以及在液態(tài)物質(zhì)內(nèi)部傳播的彈性波都是機(jī)械波. 平面波與球面波 波線：表示波傳播方向的線段. 波陣面：波在傳播方向上相位相同各點(diǎn)的連線. 波前：在傳播方向上第一個(gè)波陣面. 簡(jiǎn)諧波根據(jù)傳播方向可以分為平面波和球面波.波在傳播時(shí)波線相互平行，這種波稱為平面波，波線發(fā)散的波稱為球面波.嚴(yán)格的平面波和球面波實(shí)際上不存在.一般情況下，可以把波近似為兩種波的一種. 簡(jiǎn)諧波的表達(dá) 在不考慮波在傳播時(shí)衰減的情況下，傳播中途中任意點(diǎn)的振動(dòng)與波源的振動(dòng)相同.如果在原點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)為 y=Acost 在空間其他位置只是在時(shí)間上比原點(diǎn)振動(dòng)晚了x/u，即 前面兩個(gè)公式均可以稱為波動(dòng)方程. 波動(dòng)方程說明：距離原點(diǎn)為 x 處的位移是時(shí)間和空間的函數(shù).隨時(shí)間改變的頻率為振動(dòng)原點(diǎn)的圓頻率，隨空間改變的頻率為2x/. 如果以x為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)點(diǎn)的位移為縱坐標(biāo)繪制波動(dòng)圖，其圖像和振動(dòng)時(shí)序圖類似，所以2x/也稱為空間頻率. 波的能量 波的能量表達(dá)式 機(jī)械波的能量可以用下列公式表達(dá): 動(dòng)能表達(dá)式為 勢(shì)能表達(dá)式為 波的干涉 考慮兩列初相位分別為1，2的相干波，用三角公式推導(dǎo)，結(jié)果為 其中 例 波的干涉 它們相距3/2，由P，Q發(fā)出振幅分別為A1和A2、頻率為、波長(zhǎng)為的兩列相干波.R為PQ連線上的一點(diǎn).求： (1) 由P，Q發(fā)出的兩列波在R處的相位差； (2) 兩列波在R處干涉時(shí)的合振幅. 解：(1) R處的相位差 (2) 根據(jù)合振動(dòng)的振幅公式，R處的合振幅為 駐波：一種特殊的干涉 當(dāng)兩列頻率相同、振動(dòng)方向相同、傳播方向相反的波相遇時(shí)產(chǎn)生所謂駐波. 考慮兩列波分別為 方程中的正負(fù)號(hào)表示了傳播方向上的不同. 波腹與波節(jié) 在上述討論中我們看到：兩列相對(duì)傳播的波相遇時(shí)一些點(diǎn)可以有最大位移，這些可以出現(xiàn)最大位移的點(diǎn)稱為波腹(loop)，另一些點(diǎn)位移永遠(yuǎn)為零，這些點(diǎn)稱為波節(jié)(node). 當(dāng)傳播波動(dòng)的介質(zhì)滿足某些條件時(shí)，波節(jié)和波腹的位置不隨時(shí)間改變，形成一種特殊的振動(dòng)—駐波(standing wave). 形成駐波的邊界條件 駐波一般都是由進(jìn)入介質(zhì)的入射波和通過介質(zhì)后在介質(zhì)邊界產(chǎn)生的反射波疊加而成. 形成駐波時(shí)介質(zhì)需滿足的邊界條件：當(dāng)反射發(fā)生在波疏介質(zhì)(u小)到波密介質(zhì)(u大)時(shí)，反射點(diǎn)必須是波節(jié).當(dāng)反射發(fā)生在波密介質(zhì)到波疏介質(zhì)時(shí)，反射點(diǎn)必須是波腹.例如水中的聲波在水面反射回水中在界面形成波腹，從空氣射向水面返回則在界面形成波節(jié).從上述結(jié)論可以推出：給定的介質(zhì)或物體中只能形成確定頻率的駐波. 駐波的能量 從以前的討論可以知道，駐波是兩列相向傳播的波疊加而成.由于能量是隨著波動(dòng)的傳播而傳送，駐波沒有波動(dòng)的定向傳播，波動(dòng)只是在一定區(qū)域內(nèi)反復(fù)，所以駐波的能量也不存在定向傳播. 駐波的能量只在波節(jié)與波腹之間轉(zhuǎn)換或著說流動(dòng)，不存在周期以外的定向傳送. 一般的波動(dòng)能量是運(yùn)動(dòng)的，所以也叫行波(travelling wave).駐波的能量沒有定向傳送，這就是駐波名稱的來(lái)源. 聲源與固有頻率 從前面駐波的討論可以得知形成駐波必須滿足某些邊界條件.自然界的聲源一般都伴隨著駐波現(xiàn)象. 以琴弦為例：琴弦的長(zhǎng)度一定是聲波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍.即 人類了解振動(dòng)可以說是從駐波開始的.古希臘的學(xué)者從琴弦的聲音摸索出駐波形成的規(guī)律.中國(guó)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就利用了駐波形成的原理制作了各種樂器.眾所周知的古樂器編鐘就是利用了在不同大小物體上形成駐波的頻率不一樣而制作的. §3-7 聲波與超聲波 聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí) 聲強(qiáng)就是聲波的能流密度，即單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向的單位面積的聲波能量. 引起聽覺的聲波，不僅在頻率上有一個(gè)范圍，而且在聲強(qiáng)上也有上、下兩個(gè)限值，低于下限的聲強(qiáng)不能引起聽覺，高于上限的聲強(qiáng)只能引起痛覺，也不能引起聽覺.聲強(qiáng)的上、下限值隨頻率而異. 在1000Hz頻率時(shí)，一般正常人聽覺的最高聲強(qiáng)(痛閾)為1W/m2，最低聲強(qiáng)(聞閾)為10-12W/m2. 通常把這一最低聲強(qiáng)作為測(cè)定聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，用I0表示. 多普勒效應(yīng) 由于波源或觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)，造成觀測(cè)頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)(Doppler effect)或多普勒頻移，這是多普勒(Doppler)在1842年發(fā)現(xiàn)的.例如，在鐵路旁聽列車汽笛聲時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)，列車迎面而來(lái)時(shí)音調(diào)比靜止時(shí)高，而列車離去時(shí)音調(diào)比靜止時(shí)低，這就是由多普勒現(xiàn)象引起的. 多普勒效應(yīng)的不同形式 多普勒效應(yīng)從形成的方式可以分為波源靜止觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)、波源運(yùn)動(dòng)觀測(cè)者靜止和波源與觀測(cè)者均運(yùn)動(dòng)三種方式. 1. 波源靜止觀測(cè)者運(yùn)動(dòng) 在這種情況下，vs=0， v0≠0 .若觀測(cè)者向著波源運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于波以速率u+v0 通過觀測(cè)者.因此單位時(shí)間內(nèi)通過觀測(cè)者的完整波長(zhǎng)數(shù)，即頻率為 運(yùn)用多普勒效應(yīng)測(cè)速的基本原理 運(yùn)用多普勒效應(yīng)測(cè)量物體速度廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代生活中.用超聲多普勒效應(yīng)探測(cè)血液流動(dòng)速度：將超聲波探頭對(duì)準(zhǔn)被探測(cè)的位置，向被測(cè)位置發(fā)射超聲波，同時(shí)接收反射波.此時(shí)血液中物體接收并反射超聲波，所以血液既是接收者又是發(fā)射者.反射的超聲波頻率改變量與血液流動(dòng)的速度相關(guān).超聲探頭將得到的反射波進(jìn)行分析就可以得到血液流動(dòng)的速度. 古老和現(xiàn)代的聲學(xué) 聲學(xué)是一門古老的學(xué)科，它的起源幾乎可以追溯到人類文明的起源. 早在公元前古希臘的畢達(dá)哥拉斯就闡述過琴弦音調(diào)與弦長(zhǎng)度的關(guān)系. 中國(guó)古代從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代開始也出現(xiàn)過不少有關(guān)對(duì)聲音與音調(diào)之間的專門論著.特別是明朝王族后裔朱載育(1536—1611)放棄王位潛心研究所發(fā)明的十二平均率幾乎可以與四大發(fā)明相提并論，在世界上產(chǎn)生重要影響. 聲學(xué)在現(xiàn)代技術(shù)幫助下得到了進(jìn)一步的發(fā)展.人類的聲音對(duì)每一個(gè)人都是獨(dú)一無(wú)二的，人在健康和非健康狀態(tài)聲音也會(huì)有區(qū)別，顯然，對(duì)聲音的研究可以幫助人類了解自己.次聲波、超聲波是人類聽不到的聲波，人類現(xiàn)在可以借助現(xiàn)代技術(shù)了解那些一直圍繞在我們身邊我們卻無(wú)法感覺到的世界.oKK紅軟基地

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