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    机械振动系统平衡移位

    发表时间:2014-02-23

      
      最简单的机械振动系统是附加到一个线性弹簧受只重量和张力质量。这样的系统可近似在一个空气表或冰的表面。系统处于平衡状态时,弹簧是静态的。如果系统是从平衡移位,上有大量的净恢复力,倾向于把它带回平衡。然而,在移动大众回到平衡位置,它已经收购了势头,保持它超越那个位置,在相反的意义上建立一个新的恢复力。如果一个恒定的力,例如重力被添加到系统中,平衡点被移位。采取的一个振荡发生的时间通常被称为振荡周期。系统,其中在身体上的恢复力成正比。它的位移,如弹簧 - 质量系统的动态特性,由简谐振荡器数学描述和规则的周期性运动被称为简谐运动。在该弹簧 - 质量系统,振荡发生,因为在静态平衡位移,该块具有的动能被转换成在其路径的极端存储在弹簧势能。弹簧质量系统说明了振荡的一些共同的特点,一个平衡的,即存在和恢复力的存在而变得更加强大了进一步的平衡系统偏离。

      所有真实世界的振荡器系统在热力学上是不可逆的。这意味着有耗散过程如摩擦或电阻而不断地将一些存储在所述振荡器的能量转化为热的环境中。这就是所谓的阻尼。因此,振荡往往随时间衰减,除非有能量的部分净源到系统中。这个衰变过程的简单描述可以通过谐波振荡器的振荡衰减来说明。此外,振荡系统可能会受到某种外力的作用,因为当AC电路被连接到外部电源。在这种情况下,振荡被说成被驱动。一些系统可以通过从环境中的能量转移激发。这种转移通常发生在系统中嵌入一些流体流动。例如,扑在空气动力学的现象发生时,任意小排量飞机机翼的(从它的平衡),导致增加的空气流动和升力系数,并相应增加机翼的迎角,从而导致一个更大的位移。在足够大的位移,机翼的刚度占主导地位,以提供资料,使得振荡的恢复力。两个摆有固定的字符串作为对耦合振子的同期。两者之间的振荡交替。谐波振荡器和系统中,模型有自由的单度。更复杂的系统有更多的自由度,例如两个群众,三泉(每个质量被连接到固定点,并给对方) 。在这种情况下,每个变量的影响,该他人的行为。这导致了自由的个体度的振动的耦合。例如,两个摆钟(相同频率),其安装在一个共同的壁将趋于同步。这种现象首先由惠更斯在1665观察。

      化合物振荡的视运动通常会出现非常复杂,但更经济的,计算简单,概念上更深的描述是通过解析运动转换成正常模式给出。更特殊的情况下是耦合振子,其中两种振荡之间的能量交替。众所周知的是威尔伯福斯摆,其中一个垂直弹簧的伸长和物体在该弹簧的端部的旋转之间的振荡交替。





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