自由振动与受迫振动

一、自由振动和受迫振动
1.自由振动(无阻尼振动):系统不受外力,也不受任何阻力,只在自身回复力作用下的振动.自由振动的频率,叫做系统的固有频率.
2.受迫振动 

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(1)概念:振动系统在周期性驱动力作用下的振动. 
(2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关.
(3)规律:①物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关;
②物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定:两者越接近,受迫振动的振幅越大,两者相差越大受迫振动的振幅越小.

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3.共振 
(1)现象:当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大. 
(2)条件:驱动力的频率等于固有频率.
(3)共振曲线:
①当f=f时,A=Am,Am的大小取决于驱动力的幅度
②f与f越接近,受迫振动的振幅越大,f与f相差越远,受迫振动的振幅越小
③发生共振时,一个周期内,外界提供的能量等于系统克服阻力做功而消耗的能量.

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4.自由振动、受迫振动和共振的关系比较

 

振动项目

自由振动

受迫振动

共振

受力情况

仅受回复力

受驱动力作用

受驱动力作用

振动周期或频率

由系统本身性质决定,即固有周期T0或固有频率f0 

由驱动力的周期或频率决定,即T=Tf=f 

T=T0 或f=f0 

振动能量

振动物体的机械能不变

由产生驱动力的物体提供

振动物体获得的能量最大

常见例子

弹簧振子或单摆(θ≤5°)

机械工作时底座发生的振动

共振筛、声音的共鸣等