[理化生]機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波-在線瀏覽
2025-03-08 08:40本頁(yè)面
【正文】 擺的振動(dòng)具有等時(shí)性，可用它制作計(jì)時(shí)器。L/T178。由于擺角沿運(yùn)動(dòng)弧線運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)的回復(fù)力就是重力沿運(yùn)動(dòng)弧線的切線分力，如圖所示。 的條件下，可近似認(rèn)為單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，振子的速度最大，加速度為零。當(dāng)振子運(yùn)動(dòng)到兩側(cè)位移最大處時(shí)，加速度最大，速度為零。振幅越大，彈性勢(shì)能也就越大，振子振動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能也就越大 。振動(dòng)的頻率（周期）叫固有頻率（周期） 。物體作受迫振動(dòng)的頻率就是驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體自身的固有頻率無(wú)關(guān)。 共振曲線 f固 f A 物體作受迫振動(dòng)時(shí)，同固有頻率無(wú)關(guān)，所以，受迫振動(dòng)頻率不一定等于固有頻率。此時(shí) f受迫 =f驅(qū) =f固 ，受迫振動(dòng)振幅最大。如圖就是一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)圖像。根據(jù)周期又可以計(jì)算出振動(dòng)的頻率。如在t=，振子的位移是 x=10cm。如圖中振子振動(dòng)到 A點(diǎn)時(shí)，振子的位移沿 軸正方向，加速度沿 x軸負(fù)方向，振子的速度方向沿 x軸負(fù)方向。振子從 O點(diǎn)向 C點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。又經(jīng)過(guò) M點(diǎn)，求還要經(jīng)過(guò)多少時(shí)間振子第三次通過(guò) M點(diǎn)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性，從 M運(yùn)動(dòng)到 O的時(shí)間也是 t1。 O 振子振動(dòng)的半周期為 T/2=2t1 + t2=(2 +)s= 振子從第二次通過(guò) M點(diǎn)到第三次通過(guò) M點(diǎn)還要經(jīng)過(guò)時(shí)間 t=T/2+2t1=(+ 2)s= 機(jī)械波 一、機(jī)械波和機(jī)械波的產(chǎn)生 ：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 ： 機(jī)械振動(dòng) (振源 ) 2. 介質(zhì) :橫波和縱波 橫波 :振動(dòng)方向和傳播方向垂直 . 波峰、波谷 縱波 :振動(dòng)方向和傳播方向在同一直線上 . 密部、疏部 ： ，介質(zhì)沒(méi)有隨波遷移 . b. 各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期、頻率都與波源的振動(dòng)周期、頻率相同 . ,各質(zhì)點(diǎn)起振方向相同 . 波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 形成的 簡(jiǎn)諧波 , 特點(diǎn) :各質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相同 ,與波源的振幅、周期相同 . 縱波 : 橫波 : 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波 機(jī)械波分類(lèi) (繩波、水波 ) 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波 (彈簧上的疏密波、聲波 ) 二、波長(zhǎng)、 波速和頻率的關(guān)系 (1)波長(zhǎng) : 在波動(dòng)中，相位 總是 相等的兩個(gè) 相鄰 質(zhì)點(diǎn)間的距離． (2)頻率 f ： 波的頻率就是波源的振動(dòng)頻率（也是介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率 ) (3)波速 v ： 機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度 (4)三者關(guān)系 : 注意：波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)；波 速是由介質(zhì)決定的；波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度不同。波速、波長(zhǎng)和頻率之間滿(mǎn)足公式： v=λ?f。如果兩個(gè)波源是振動(dòng)是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過(guò)來(lái)了 干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件： 反向 ? ?122 ?? n??① 最強(qiáng)： ② 最弱： δ =nλ 同向 δ =nλ ① 最強(qiáng)： ② 最弱： ? ?122 ?? n??衍射 障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小 發(fā)生明顯衍射的條件是： 多普勒效應(yīng) ：當(dāng)波源和觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺(jué)到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就叫做多普勒效應(yīng)，一切波都存在多普勒效應(yīng) . 設(shè)波源的頻率為 f，相對(duì)于介質(zhì)：波的傳播速率為 V，波源靠近觀察者和觀察者靠近波源的速度分別為 u和 V(靠近時(shí)取正值，遠(yuǎn)離時(shí)取負(fù)值 )，則觀察者接收到波的頻率為 f′ ，可見(jiàn)： 靠近時(shí)f′ ＞ f，遠(yuǎn)離時(shí) f′ ＜ f. fuV uV ??振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別 ⑴ 物理意義不同： 振動(dòng)圖象表示 同一質(zhì)點(diǎn) 在 不同時(shí)刻 的位移 波的圖象表示介質(zhì)中的 各個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在 同一時(shí)刻 的位移 ⑵ 圖象的橫坐標(biāo)的單位不同： 振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間 波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離 ⑶ 從振動(dòng)圖象上可以讀出 振幅 和 周期 從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng) 四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較 X t O Y X O 振動(dòng)圖象 波的圖象 ， O點(diǎn)為質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 波的圖象的橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在 不同時(shí)刻 的位移 波的圖象表示 多個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在 某一時(shí)刻 的位移，對(duì)橫波而言則表 示多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的空間位置分布 波的圖形 、 波的傳播方向 、某一介質(zhì) 質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向 ，這三者中已知 任意兩者 ，可以判定另一個(gè)。 n個(gè)周期波形向前推進(jìn) n個(gè)波長(zhǎng)（ n可以是任意正數(shù)）。 2．空氣中的聲速可認(rèn)為是 340m/s， 水中的聲速是 1450m/s，
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