生活中的“振动”或“震动”大家或多或少都有过体验,比如:手机“振动”,桌子“震动”,车身“振动”,文学上形容某某消息一出,众人的心情为之“震动”…… 但是我们又常常会把“震”和“振”两个概念词混淆,本文就想给大家简单探讨一下二者的区别。
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震动与振动的区别
1、震动
物理学上的定义,多用于地震等。
↑↑地震 大地震动↑↑
2、振动
物理学的定义,多用于往复运动等。
↑↑ 单摆振动 ↑↑
作为力学名词,“振动”和“震动”,“振”和“震”的涵义有区别,有联系,已成惯例。物体来回运动叫"振动",一般说地震所产生的运动就叫震动。
物体振动: 物体围绕一平衡位置的往返重复运动。物体的一部分或整体受力的作用产生形变,形变部分具有恢复其原来状态的力(恢复力,或称具有形变势能);
物体震动: 物体受到外力影响而后无规律的颤动。
简单理解: 震动通常是指体积较为庞大的物体,发生的短时间的偶尔一次或几次间断式的震动。比如地震,火车震动,房屋震动,坦克震动等等。也可用于抽象的东西,比如心灵和思想上的震动。
而振动是指体积较小的物体,能持续一段时间的,机械式的连续的往复振动。如闹钟振铃,手机振动,等等。
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工程上对振动的研究
了解了振动和震动的区别,下面重点介绍下工程上对振动的研究,振动广泛存在于自然界和工程界。振动是机械系统中运动量(位移,速度和加速度)的振荡现象,而振动中有一种特殊情况叫“共振”,特指机械系统所受激励的频率与该系统的某阶固有频率相接近时,系统振幅显著增大的现象。
1、共振的危害
在一般情况下共振是有害的,但是共振又常是被利用的,一句话形容它共振:可怕又离不开的共振!
共振的必要条件:
周期性外力(受迫振动)。
外力的频率跟系统的固有振动频率接近或相等。
案例1:美国华盛顿州塔科马大桥的垮塌
↑↑ 塔科马大桥发生共振 ↑↑
↑↑ 塔科马大桥发生坍塌 ↑↑
2、共振的利用
在有些情况下,共振是人们需要好好利用的。
案例2:大名鼎鼎家喻户晓的微波炉
微波技术不仅广泛应用在电视、广播和通讯等方面,而且“登堂入室”,与人们的日常生活愈来愈密切相关,微波炉便是家庭应用共振技术的一个最好体现。共振具有2500兆赫兹左右频率的电磁波称为“微波”。食物中水分子的振动频率与微波大致相同,微波炉加热食品时,炉内产生很强的振荡电磁场,使食物中的水分子作受迫振动,发生共振,将电磁辐射能转化为热能,从而使食物的温度迅速升高。微波加热技术是对物体内部的整体加热技术,完全不同于以往的从外部对物体进行加热的方式,是一种极大地提高了加热效率、极为有利于环保的先进技术。
自然中界振动无时无刻不在发生,工程上为了更好的抑制有害的振动,积极有效的利用振动方面,人们积极引进参数振动及其控制策略。
↑↑ 一个便于理解的例子:可变长度摆 ↑↑
简单理解: 机械系统振动过程中,通过有规律的改变机械构件某一部件结构参数或者性能参数指标,使振动趋势发生改变的过程。
↑↑ (a) 绳系卫星的振荡;(b) 起重器的防摇摆控制 ↑↑
简单理解: 通过增加控制部分,使简单机械系统振动趋势具有可控性,减少发生共振可能性,使振动大小控制在人们设计的目标范围内。
解决振动问题在工程是一个系统的工程,一般而言我们从两方面入手:一方面,防止振动能量在振源和辐射能量的表面之间的传递;
另一方面,分散或者减弱机器结构某处的能量。
前者称为隔振,后者为减振。
案例3:汽车减振器
汽车减振器目的是添加阻尼力,发挥减振器弹性元件作用,消耗冲击力,让汽车不颠簸。 最后看一个汽车减振器的工作原理,1937年的史料,讲的很好,绝对珍藏版:
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