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  • 1 # 使用者6351127019954

    受迫振動當然與固有頻率有關呀,不過這裡所說的頻率是指物體達到穩態,作穩定振動時的頻率,物體在做穩定振動時,振動的節奏完全由驅動力確定。固有頻率影響的是瞬變態的頻率,振動頻率影響的是穩定態的頻率。(這些名詞可能對高中生有點陌生,沒關係,先接受它們,它們說的都只是用以描述振動狀態的一個函式)

    那麼這是在說什麼呢?

    首先,如果一個彈簧的勁度係數很大,我們施加一個週期力,它一開始是不會馬上動起來的,它會有一個系統對這個作用力的瞬間響應(反應),這裡我們可以體會到它的固有頻率在起作用,但是當我們一直施加這個週期力,過了很長的時間,它會慢慢地以一個很小的振幅接近於週期力的頻率,達到穩定振動的時候振動頻率就是週期力的頻率。

    然後再考慮這個彈簧,它被一個力氣很大的人先施加了一個衝量,有了能量,以固有頻率在運動,因為有阻力,它會慢慢地停下來,我們給它施加上面提到的週期力,在一開始,它還是會表現成以那個固有頻率在振動,然後才慢慢地變成穩定振動的狀態。

    固有頻率是系統自身的節奏,當系統受到外界作用的時候(比如推動一下小滑塊,輸入了一定的能量),系統便會以這種節奏運動,它表現為系統的慣性。

    一般的振動系統是含阻尼的(有阻力,能量會在運動中耗散),於是這種慣性的運動幅度會越來越小,慢慢衰減,最後達到穩態。

    不過其實要真正理解振動需要解微分方程,振動的微分方程是線性的,我們會把瞬變態與穩定態分開處理,而瞬變態的內容在阻尼振動中已經接觸過了,所以受迫振動主要研究的是穩定態的內容,穩定態的頻率是週期力的頻率,最簡單的理解方法是,穩定態的函式表示式中的頻率=週期力的頻率時,代入微分方程,恰好是一個解,而微分方程的解還有一個唯一性定理保證解的個數是唯一的。(我還沒有學到QAQ,只是聽同學說過,不過光是知道有這樣一個定理也已經可以使自己安心了)

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