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第2节_简谐振动的合成.ppt

发布:2018-06-21约1.4千字共23页下载文档
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* 第二节 简谐振动的合成 振动合成 一、同方向同频率简谐振动的合成 在同一直线上同频率的两个简谐振动分别为: ? 代数方法: 令: 代入上式: 合振幅 两个同方向、同频率的简谐振动合成后仍然是一个简谐振动,且频率不变。 由 得: ?利用旋转矢量法求合振动也可得到相同的结果。 取质点振动的平衡位置O为坐标原点,振动方向沿OX轴。 从O点作两个长度分别为A1、A2的矢量 ,它们在t=0时与X轴的夹角分别为?1、?2。 从图中三角形的边角关系,很容易得到: 矢量 的合矢量 的端点在X 轴上的投影M的运动也是简谐振动,其频率与原来两个振动相同。 1.当 时, 合振动振幅最大。 若 讨论: 2.当 时, 合振动振幅最小。 若 3.一般情况 例:两同方向、同频率谐振动 求:合成谐振动方程 解:合成后?不变, 合振动方程: 利用三角函数关系式: 合成振动表达式: 为了简单起见,讨论两个振幅相同,初相位也相同,在同方向上以不同频率振动的合成。其振动表达式分别为: 当 都很大,且相差甚微时,可将 视为振幅变化部分, 合成振动是以 为角频率的近似谐振动。 这种振动的振幅也是周期性变化的,即振动忽强忽弱。 由于振幅是周期性变化的,所以合振动不再是简谐振动。 随t变化缓慢 随t变化较快 这种合振动忽强忽弱的现象称为拍。 播放动画 振幅 1.振幅是周期变化的, 振幅A(t)随时间t缓慢地变化----“拍”现象,最大值为 2A。 2.合振幅变化频率------“拍频”。 讨论: 很小, 单位时间内振动加强或减弱的次数叫拍频 所以,拍频是振动 的频率的两倍。 即拍频为: 由于余弦函数绝对值的周期为?。 二、相互垂直同频率简谐振动的合成 设一个质点同时参与了两个振动方向相互垂直的同频率简谐振动。 ① ② 分振动 ①、②式消 t 。 ③ ④ 消第1项 得 ⑤ ③ ④ 消第2项 得 ⑥ 有 合振动 上式是个椭圆方程,具体形状由 相位差决定。 合运动一般是在 2A1 ( x向 )、2A2 ( y向 ) 范围内的一个椭圆。 合运动一般是在 2A1 ( x向 )、2A2 ( y向 ) 范围内的一个椭圆。 质点的运动方向与 有关。 当 时,质点沿顺时针方向运动; 当 时,质点沿逆时针方向运动。 讨论: 为直线方程 1. 同相位 播放动画 利用旋转矢量合成 2. 反相位 3. 当 为圆方程 是在X轴半轴长为 , Y轴半轴长为 的椭圆方程,且顺时针旋转。 2. 播放动画 所以是在X轴半轴长为 ,Y轴半轴长为 的椭圆方程,且逆时针旋转。 4. 5. 则为任一椭圆方程。 综上所述:两个频率相同的互相垂直的简谐 振动合成后,合振动在一直线上或者在椭圆 上进行(直线是退化了的椭圆)当两个分振 动的振幅相等时,椭圆轨道就成为圆。 播放动画 播放动画 *
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