32757

Резонанс. Резонансные кривые для амплитуды и фазы вынужденных колебаний

Доклад

Физика

Явление возрастания амплитуды колебаний при приближении частоты вынуждающей силы w к собственной частоте колебательной системы w0 называется резонансом. При наличии трения резонансная частота несколько меньше собственной частоты колебательной системы. Другие механические системы могут использовать запас потенциальной энергии в различных формах.2 Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы частоты вынуждающего переменного напряжения к частоте равной или близкой собственной частоте...

Русский

2013-09-05

54.5 KB

22 чел.

32.Резонанс. Резонансные кривые для амплитуды и фазы вынужденных колебаний.

Явление возрастания амплитуды колебаний при приближении частоты вынуждающей силы w к собственной частоте колебательной системы w0, называется резонансом.

Соответственно данная частота наз. резонансной частотой.

При наличии трения резонансная частота несколько меньше собственной частоты колебательной системы. С энергетической точки зрения при резонансе создаются наилучшие условия для передачи энергии от внешнего источника к колебательной системе.

Резонанс применяется для измерения частоты (частотомеры) вибраций, в акустике. Резонанс необходимо учитывать при расчете балок, мостов, станков и т.д.

Механика

Наиболее известная большинству людей механическая резонансная система — это обычные качели. Если вы будете подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет увеличиваться, в противном случае движения будут затухать. Резонансную частоту такого маятника с достаточной точностью в диапазоне малых смещений от равновесного состояния, можно найти по формуле:

,

где g это ускорение свободного падения (9,8 м/с² для поверхности Земли), а L — длина от точки подвешивания маятника до центра его масс. (Более точная формула довольно сложна, и включает эллиптический интеграл). Важно, что резонансная частота не зависит от массы маятника. Также важно, что раскачивать маятник нельзя на кратных частотах (высших гармониках), зато это можно делать на частотах, равных долям от основной (низших гармониках).

Резонансные явления могут вызвать необратимые разрушения в различных механических системах, например, неправильно спроектированных мостах. Так, в 1905 году рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, а в 1940 — разрушился Такомский мост в США. Чтобы предотвратить такие повреждения существует правило, заставляющее строй солдат сбивать шаг при прохождении мостов.

В основе работы механических резонаторов лежит преобразование кинетической энергии в потенциальную и обратно. В случае простого маятника, вся его энергия содержится в потенциальной форме, когда он неподвижен и находится в верхних точках траектории, а при прохождении нижней точки на максимальной скорости, она преобразуется в кинетическую. Потенциальная энергия пропорциональна массе маятника и высоте подъёма относительно нижней точки, кинетическая — массе и квадрату скорости в точке измерения.

Другие механические системы могут использовать запас потенциальной энергии в различных формах. Например, пружина запасает энергию сжатия, которая, фактически, является энергией связи её атомов.

Амплитуда и фаза вынужденных колебаний

Рассмотрим зависимость амплитуды А вынужденных колебаний от частоты ω

(8.1)

Из формулы (8.1) следует, что амплитуда А смещения имеет максимум. Чтобы определить резонансную частоту ωрез — частоту, при которой амплитуда А смещения достигает максимума, — нужно найти максимум функции (1), или, что то же самое, минимум подкоренного выражения. Продифференцировав подкоренное выражение по ω и приравняв его нулю, получим условие, определяющее ωрез:

Это равенство выполняется при ω=0, ± , у которых только лишь положительное значение имеет физический смысл. Следовательно, резонансная частота

(8.2)

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы (частоты вынуждающего переменного напряжения) к частоте, равной или близкой собственной частоте колебательной системы, называется резонансом. При δ2«ω2 значение ωрез практически совпадает с собственной частотой ω0 колебательной системы. Подставляя (8.2) в формулу (8.1), получим

(8.3)

Из формулы (3) вытекает, что при малом затухании (δ2«ω2) резонансная амплитуда смещения

где Q —добротность колебательной системы, – рассмотренное выше статическое отклонение. Отсюда следует, что добротность Q характеризует резонансные свойства колебательной системы: чем больше Q, тем больше Aрез.

Чем больше коэффициент затухания δ, тем ниже максимум резонансной кривой.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52242. Мовленнєво - комунікативний розвиток дітей дошкільного віку засобами арт — терапії 45 KB
  Хід заняття Вчитель логопед: Діти сьогодні я прийшла до вас не одна а ось з такою красунею Квакушою. Скажіть будь ласка діти якої пори року ці кольори Весни. Діти я пропоную вам сісти за столи і розпочати гру. Діти займають місця за столами Ось я кручу дзигу і зупиняється вона на такому гарному олівчику.
52243. Арт-рок – музыка современности 544.5 KB
  Цель урока. Сформировать у учащихся представления о направлении артрок его разновидностях и отличительных чертах. Воспитывать эстетический вкус учащихся формировать навыки оценки рокмузыки с духовнонравственных и эстетических позиций.
52244. MASTERS AND MASTERPIECES 141.5 KB
  Objectives: to develop communictive skills bsed on the usge of the keywords which the lerner hs chosen on the given tsks; to cultivte students` good tste; to fcilitte free speking; to prctice their skills in nlyticl reding nd writing; to revise grmmr; to develop cretive thinking. Do you gree with Hippocrtes Wht is rt One of the definitions of the word rt is the study or cretion of beutiful things. Wht things do you ssocite with the word rt 2. Presenttion of the topic.
52245. Beim Arzt (у лікаря) 62 KB
  sicherlichнапевно der Hustentropfсироп від кашлю glubenсподіватися mir ist schwindligу мене запаморочення furchtbrжахливо ds tut mir leidмені шкода der Kopfschmerzголовний біль der Hlsschmerzболить горло ds Fieberтемпература ich fuhle mich unwohlя почуваю себе погано ІІ.Wenden Sie sich n den rzt wenn Sie krnk fühlen Jich wende mich n den rzt.Wie fühlen Sie sich wenn Sie Grippe oder ngin hben Ich fuhle mich unwohl.Wnn bekommen Sie Schnupfen und Husten Wenn ich krnk bin.
52246. АССЕМБЛЕР. КОМПОНОВЩИК. ЗАГРУЗЧИК. МАКРОГЕНЕРАТОР 237 KB
  LST; на трансляцию нашей программы то ОС считывает ассемблер из внешней памяти из файла MSM. Что делать Для решения проблемы со ссылками вперед ассемблер просматривает текст программы дважды. Полный просмотр текста транслируемой программы принято называть проходом транслятора поэтому ассемблер который делает два прохода называется двухпроходным. они попросту встроены в ассемблер а другие ассемблер строит в процессе трансляции конкретной программы.
52247. Теория вероятностей и математическая статистика 1.94 MB
  Определение: Вероятностью случайного события А называется отношение числа m исходов благоприятствующих событию А к числу всех равновозможных исходов испытания составляющих полную группу несовместных событий. Найти вероятность того что в случайно выбранном четырехзначном числе все цифры различны и оно образованно из цифр 2 4 6 8 9. Найти вероятность того что книги по какой либо тематике окажутся рядом. Найти вероятность того что среди выбранных окажется 6 мужчин.
52248. Греция во II – 1-й пол. I тыс. до н.э. 449.5 KB
  Учитель истории КУ Луганская СОШ IIII ступеней № 48Г. Учитель готовит наглядность объясняет правила игры контролирует ход подготовки команд. План проведения урока Учитель. Учитель.
52249. Развитие силовой выносливости 76 KB
  Повторим мышцы человека и их функцию. Мышцы шеи наклоняют голову поворачивают в стороны. Мышцы предплечья сгибают и разгибают пальцы. Мышцы задней поверхности бедра сгибают ногу в коленном суставе.
52250. Обобщающий урок по теме «Атмосфера» 37 KB
  Мельчайшие капельки воды образовавшиеся в приземном слое атмосферы из насыщенного водяным паром воздуха при его охлаждении туман Вся вода выпавшая из атмосферы на земную поверхность осадки. Разность между наибольшим и наименьшим значениями температуры воздуха в течение суток месяца или года амплитуда. Движение воздуха в горизонтальном направлении из областей высокого давления к областям низкого давления ветер. Атмосферный вихрь с низким давлением в центре и движением воздуха от краев к центру циклон.