系统做受迫振动时,如果驱动力的频率可以调节,把不同频率的驱动力先后作用于同-个振动系统,其受迫振动的振幅将不同,如图是共振曲线图.
驱动力频率f等于系统的固有频率f0时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.
要点诠释:驱动力频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.
要点二、共振的应用与防止
1.共振的应用与防止
(1)共振的应用:由共振的条件知,要利用共振就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致.如:共振筛、共振转速计、共鸣箱、核磁共振仪等.
①共振筛:共振筛是利用共振现象制成的.把筛子用四根弹簧支起来,在筛架上安装一个偏心轮,就成了共振筛.偏心轮在发动机的带动下转动时,适当调节偏心轮的转速,可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率,筛子发生共振,提高了筛选工作的效率.
②共鸣箱:乐器发出的声音也作为驱动力使乐器箱内的空气做受迫振动.当满足共振条件时,箱内空气处于共振状态而有较大的振幅,这种声音的共振现象通常叫做共鸣.各种各样的乐器如小提琴、大提琴、二胡、琵琶......它们都有形状不同、构造各异的共鸣箱,靠箱内空气的共鸣,才发出洪亮、美妙、动听的声音.
③在无线电接收技术中用到的电谐振,它是共振的另一种表现形式.
(2)共振的防止:由共振曲线可知,在需要防止共振时,要尽量使驱动力的频率和物体振动的固有频率不相等,而且相差越多越好.
要点诠释:如:部队过桥时,为避免周期性的驱动力使桥发生共振,应便步走.
2.微波炉原理
微波炉的微波频率与水分子振动的固有频率非常接近,因此,当微波照射到食物时,微波施加的驱动力使食物中的水分子做受迫振动,并且处于共振状态而剧烈振动,使食物的温度迅速升高.由于这种"加热"方式是从里到外同时发生的,所以比其他煮熟食物的方式更快捷.
3.减振原理
思路一是给被保护的物体加一层减振的阻尼材料(如泡沫塑料等),使冲击过程的机械能尽可能多地转化为阻尼材料的内能,减轻被保护物体受到的冲击作用.思路二是在物体与外界冲击作用之间安装一个"质量一弹簧"系统,如果该系统的固有周期比外界冲击力的周期大很多,它不会及时地把该冲击力传递给物体,这种延缓的过程实际上对冲击力起到了平均的作用.
4.声音的共振现象(共鸣)
如:取两个频率相同的音叉和,相距不远并排放在桌面上,敲击音叉的叉股,使它发声,过一会儿用手抓住音叉的叉股,可听到没有被敲的音叉在发声.说明受的驱动作用而发生了共振.