基础的方程:
简谐振动运动学
振动是一种普遍存在的运动形式
物体的来回 往复运动(弹簧振子、单摆等)Vibration, Oscillation.
电流、电压的周期性变化
任一物理量(如位移、电流等)在某一数值附近反复变化----振动。
机械振动: 物体在一定位置附近作来回往复的运动
可以证明: 任何复杂的振动都可以认为是由若干个简单而又基本的振动的合成。这种简单而又基本的振动形式称为简谐振动。
简谐振动的运动规律

简谐振动:凡质点的运动遵从余弦(或正弦)规律时,其运动形式为简谐振动。
振幅 Amplitude.
周期 完成一次全振动所经历的时间。
频率 :单位时间内完成全振动的次数。
角频率
相位 位置和速度仅仅由相位决定 。:振动的初相位。
求出 :
相位差 对于两同频率的谐振动 初相差。明确 在 之间。
同相和反相 同相, 反相。
超前和落后 若 则称 超前与 .
这里 ,因此 超前于 。
速度和加速度
称为速度幅,速度相位比位移超前 。
称为加速度幅,和位移反相。

旋转振幅矢量法
简谐振动动力学
简写振动的动力学方程
受到线性恢复力 ,物体具有惯性。
完全的积分法:
解为:
由初始条件 :
怎么推的?
因此
如果存在常力 ? 比如说重力或者电场力,位移振子。
令 ,得到
满足 ,也可以是受迫振动。
微振动的简谐近似
单摆在小角摆动
以角度增加的方向为正方向。那么重力分力:。
由于 很小,,而且走过的弧长 ,那么
得到是简谐振动的形式,因此
周期
复摆的小角摆动
定轴转动问题,固定 点,对应 轴。以角度增加的方向为正方向。
因此
如果复摆就是一个质点,得到 ,代入,得到 。
设水平方向 投影离原点距离为 ,则 ,得到
为什么能够近似简谐振动?
在最低点 处泰勒展开。

对于板子,分析横向运动,需要分析摩擦力,因此需要分析支持力。选两个圆柱的中点为原点。
首先,受力平衡,得到 ,其次不能发生转动,力矩平衡
得到
得到
如何判别简谐振动?
动力学方程形式: 动力学方程形式。合 线性回复力。 能量的形式。
简谐振动的能量
动能 。
势能 。

平行简谐振动的合成 振动频谱
同方向同频率简谐振动的合成
某一质点同时参与两个独立的、同方向、同频率的简谐振动。
同方向不同频率两谐振动的合成 拍

振动的频谱分析
周期性振动可分解为一系列频率分立的简谐振动。
周期振动频率 ,各分振动的频率为 .
垂直简谐振动的合成
同频率垂直简谐振动的合成
形成椭圆。
不同频率垂直简谐振动的合成
形成李萨如图形。
阻尼振动
受到和速度成正比的阻力 .
运动方程:
令 . 其中 称为阻尼因子。当阻尼较小,即 时,特征方程的解为复数 ,因此
速度随时间关系 . 振幅随时间关系 .
总路程 .
习题