普通高中物理选择性必修一 第二章第6节 受迫振动 共振
内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
弹簧振子及单摆在没有外力干预的情况下所做的简谐振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。
振动系统能量衰减的方式
振动系统的机械能逐渐转化为内能
由于振动系统受到摩擦阻力的作用，例如单摆运动时受到空气的阻力。
振动系统的能量向四周辐射出去，自身的机械能减少
由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，例如音叉发声时，部分机械能随声波辐射到周围空间。
产生持续振动最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损失。
受迫振动
机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。
装置
架子上面的电动机向下面的两组弹簧——钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码做受迫振动。
实验证实：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？
做一做
A摆与D摆、G摆的摆长相同，D摆的摆球质量大于其他摆球。
使D摆偏离平衡位置后释放，D摆在振动中通过横梁对其他几个摆施加周期性的驱动力。
观察结果：固有频率与D摆相同的A摆、G摆振幅最大，固有频率与D摆相差较多的C摆、E摆振幅最小。
共振
物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大。
当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。
共振不仅存在于机械振动中，还广泛应用于电磁振动等其他形式的振动中。
共振现象应用
转速计：把一些不同钢片安装在同一个支架上，制成转速计，用来测机器的转速。
在桥梁、码头等各种建筑的设计施工中，以及飞机、汽车、轮船的发动机等机器设备的设计、制造、安装中，都必须考虑防止共振产生的危害。
1940年11月7日早晨，跨度850m的美国塔科马峡湾悬索大桥遭到了一场大风的袭击，引发了桥梁的扭转共振，两小时后，这座建成通车仅4个月的大桥轰然倒塌。
振动控制技术
调谐质量阻尼器，一种工程减振装置。它是目前大跨度、大悬挑与高耸结构振动控制中应用最广泛的结构被动控制装置之一。
调谐质量阻尼器是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制系统，附加在需要振动控制的主结构上。
主结构在外界驱动力的作用下产生振动时，会带动减振装置一起振动。当满足一定条件时，减振装置的弹性力与外来驱动力的方向相反，抵消了一部分驱动力，从而最大限度地降低主结构的振动，达到减振的效果。
