五、振动
1、振动。
振动是对于某点来回重复的运动。振动用振幅A、周期T(s)、频率f(赫兹,Hz,周/秒)、波长λ、波速v等描述。振动形成了波,所以振动也叫做波动。简谐振动是最简单和最基本的振动。
产生简谐振动的力:F=-Kx。
简谐振动的加速度的大小与位移成正比,方向与位移相反:a=-Kx/m,K为弹簧的倔强系数。
简谐振动的周期和频率的关系式:T=1/f。
简谐振动的图形都是正弦曲线或者余弦曲线。振动方程是:
x=Acosωt
v=-ωAsinωt
a=-ω2Acosωt
2、单摆。
在偏角很小时(小于5°),单摆的振动是简谐振动。单摆的振动定律:单摆的周期与振幅无关(叫做摆的等时性)、与质量也无关,与摆长关系是:(式中l为摆长,g为重力加速度)
这个关系式是由荷兰的惠更斯发现的。利用这个公式可以精确测定g值。
3、阻尼振动。
没有能量消耗的振动叫做理想振动,也叫做固有振动、无阻尼振动,其频率和周期叫做固有频率和固有周期,一般简称为频率和周期。在实际振动里,总是有阻力存在,有能量消耗,这样的振动叫做阻尼振动,其振动的幅度会逐渐减弱,直至停止振动。
4、受迫振动。
物体在周期性变化的外力(叫做策动力)作用下的振动叫做受迫振动。受迫振动达到稳定状态后的频率总是等于策动力变化的频率,与物体的固有频率无关,而且是无阻尼振动。
5、共振。
当受迫振动的策动力频率等于物体的固有频率时就会发生共振现象。共振时的振幅最大,其频率叫做共振频率。
炁学提示:共振是炁子简并作用。
6、波。
振动在物质中的传播叫做波动,简称波。波有横波(质点的振动方向与波的传播方向垂直)和纵波(也叫做疏密波。质点的振动方向与波的传播方向相同)两种。波由波谷和波峰组成。波有叠加、干涉和衍射等性质。
波动关系:
v=fλ=λ/T
炁学提示:西学说“波传播的只是振动和振动的能量,物质本身并没有传播”。这是十分错误的。任何事物都是物质的,波也不例外。波能物质就是炁体,波能就是炁流。波动传播的是炁子或者炁流,不是炁粒,而炁子同样以波炁流的形式传播。振动研究的是炁子形成的炁粒现象。