正确理解机械振动和机械波
机械振动是一种周期性运动,它在介质中的传播形成机械波.振动与波动的关系是,沿波的传播方向,先振动的质点带动后振动的质点,后振动的质点重复、落后于先振动的质点,从而将振动这种运动形式由近及远地传播开来形成波。本文将浅谈机械振动和机械波,从而正确理解二者及其关系。
机械振动,也简称为振动,物理学上是这样给它定义的:物体在平衡位置附近做往复运动的运动。在现实生活中我们能看到很多机械都是运用机械振动这一学说理论来建造出来的。比如筛分设备、输送设备、给料设备、粉碎设备等等机械设备都是将理论运用到现实生活中的结果。以下我就举些例子来加以说明机械振动具体得在哪些产品中运用到了。
先说说筛分设备,筛分设备是机械振动在现实生活中运用的最多的产品。比如热矿筛、旋振筛、脱水筛等各种各样的筛分设备。顾名思义,筛分设备就是运用振动的知识和筛分部件将不同大小不同类型的物品区分开来,以减少劳动力和提到生产效率。例如:热矿筛采用带偏心块的双轴激振器,双轴振动器两根轴上的偏心块由两台电动机分别带动做反向自同步旋转,使筛箱产生直线振动,筛体沿直线方向作周期性往复运动,从而达到筛分目的。又如南方用的小型水稻落谷机,机箱里有一块筛网,由发动机带动连杆做往复运动,当水稻连同稻草落入筛网的时候,不停的振动会让稻谷通过筛网落入机箱存谷槽,以实现稻谷与稻草的分离,减少人力资源,提高了农业效率。
输送设备运用到机械振动也是很多的。比如:螺旋输送机、往复式给料机、振动输送机、买刮板输送机等输送设备。输送设备就是将物体从一个地方通过输送管道输送到另一个地方的设备,以节约人力资源,提高生产效率。例如:广泛用于冶金、煤炭、建材、化工等行业中粉末状及颗粒状物料输送的振动输送机,采用电动机作为优质动源,使物料被抛起的同时通过输送管道做向前运动,达到输送的目的。
给料设备在某种程度上与输送设备有共同之处,例如:振动给料机、单管螺旋喂料机、振动料斗等设备。就拿振动料斗来说吧,振动料斗是一种新型给料设备,安装在各种料仓下部,通过振动使物料活化,能够有效消除物料的起拱,堵塞和粘仓现象,解决料仓排料难的问题。总而言之,机械振动在现实生活生产中的应用是多种多样的,有的是直接应用,有的是间接应用。总之,科学的力量是强大的,只有把科学转变为科技才能造化人类,造福社会。
众所周知, 机械波在传播机械振动这种运动形式的同时也伴随着振动能量的传递。那么,机械波的能量是怎样分布和变化的,又是如何传递的呢?接下来将对机械波一些简要的分析。
1、机械波能量在空间上的分布
机械波在传播过程中,某时刻介质中某处质点的动能决定于该处质点的振动速度的大小,而势能决定于该处介质的形变(这种形变叫胁变)的大小
2、机械波能量随时间的变化
我们知道,弹簧振子和单摆做自由的谐振动时,只有振动系统内部的动能和势能的转化,而系统的总能量是守恒的。这表明振动系统不与外界交换能量,通过振动不断地从前一质
点吸收能量而又不断地向后一质点释放能量,从而把振动的能量传播出去。
3、机械波能量传递的本质
能量的传递必须通过做功过程而实现,机械波的能量传递也不例外。
综上所述,机械波在传播过程中,每一时刻介质中各处的能量(严格来说是能量密度)在波的传播方向上呈现周期性的分布,是不均匀的,而每一质点的能量也是随时间周期性变化的,
是不守恒的,能量的传播是通过质点之间的相互作用力做功来实现的。
对机械波的几点认识:
1特殊的研究对象――波形
波形是机械波中的一种特殊的研究对象,它一方面具有周期性,另一方面具有在均匀介质中做匀速运动的性质,体现出波形的平行移动。
2个体与群体的关系
机械波是群体在某一时刻的共同对外表现.在其对外展现波形的同时,我们更要理解波形上每个质点的运动情况,从而使个体与群体有机的统一起来。机械波的周期性体现在波形的重复性和波形图上质点振动的周期性.这一点在大学中得到充分的体现.对于这一类问题的解决办法;波形平移法、质点振动法.我们再充分利用数学工具,就可以迎刃而解了.
机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量,介质中的各个质点并没有随波迁移。从局部看,介质中的各个质点都在各自的平衡位置附近振动,从整体看,介质中距波源较近的质点先振动,并且带动距波源较远的质点随之振动,向外传播波源的运动形式和波源提供的能量。介质中的各质点都做受迫振动,所以介质中各质点振动的周期和频率都与波源的振动周期和频率是相同对的。
综上所述机械振动是产生机械波的前提(或条件)。因为机械波的产生需要振源振动和传播介质两个条件。这“振源”就是物体的机械振动。机械波就是振源的振动带动其附近质点的振动,进而带动更远质点的振动,从而形成波。机械波就是振源振动形式的传播,也是信息和能量的传播(因为振动之中就含有这两者)。机械振动不一定能产生机械波(还要有介质),但机械波一定是由机械振动产生的。
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