DAMPING OF VERTICALLY EXCITED SURFACE WAVE IN WEAKLY VISCOUS FLUID

In a vertically oscillating circular cylindrical container, singular perturbation theory of two-time scale expansions is developed in weakly viscous fluids to investigate the motion of single free surface standing wave by linearizing the Navier-Stokes equation. The fluid field is divided into an outer potential flow region and an inner boundary layer region. The solutions of both two regions are obtained and a linear amplitude equation incorporating damping term and external excitation is derived. The condition to appear stable surface wave is obtained and the critical curve is determined. In addition, an analytical expression of damping coefficient is determined. Finally, the dispersion relation, which has been derived from the inviscid fluid approximation, is modified by adding linear damping. It is found that the modified results are reasonably closer to experimental results than former theory. Result shows that when forcing frequency is low, the viscosity of the fluid is prominent for the mode selection. However, when forcing frequency is high, the surface tension of the fluid is prominent.     

利用DIS数字化信息系统对高脚玻璃杯振动声现象的研究

对高脚玻璃酒杯杯沿受力F激励后杯壁发生振动的现象进行了研究,利用DIS声传感数字化信息系统采集振动频率,研究频率与振动有效质量之间的关系,结合振动理论研究其杯壁的受迫振动机理.     

正弦波传播介质中的质点在做简谐运动吗——对人教版《物理·选修3-4》波动部分的一点看法

人民教育出版社2010年4月第3版《物理·选修3-4》认为,有正弦波传播的介质中的质点在做简谐运动.但笔者查阅了相关书籍后发现这一说法欠妥.本文将从平面简谐波的波动方程和介质波的能量出发,分析机械波能量在空间上的分布、随时间的变化与能量传递的实质,通过与简谐运动进行对比,对新教材中关于机械波传播过程中介质中质点的运动作新的描述,即"简谐波是简谐运动在介质中的传播,介质中各质点做的是运动规律满足正弦(或余弦)图像的受迫振动".     

基于达朗贝尔公式对一端固定一端作受迫振动的有界弦振动问题的求解

通过延拓为奇函数和恰当的函数两种方式对弦的两端点进行延拓,运用达朗贝尔公式解决了一端固定,另一端作受迫振动Asin ωt的有界弦振动的定解问题,通过计算结果表达式直接得出了描述有界弦振动运动的物理量,直观分析出弦振动的运动过程.同时对该问题进行了拓展,运用行波法解决了一端为齐次的第一类或第二类边界条件另一端为非齐次边界条件的定解问题.     

品质因数的多重内涵及其教学探讨

从正弦激励下线性二阶系统的微分方程出发,结合阻尼振子的受迫振动以及RLC串联、并联谐振电路等具体物理情境,剖析了品质因数Q在频率特性、能量转换以及系统各物理参数等多个层次上的内涵,进而探讨如何更好地为工科各专业学生讲授品质因数这一概念.     

集中载荷作用下不同边界条件的弯曲厚矩形板的受迫振动

运用边界积分法研究了四边简支、两对边固定另两对边简支、四边固定三种复杂边界条件下厚矩形板的受迫振动问题,求解过程清晰,从而给出了受迫振动控制方程和挠曲面方程。通过在Matlab平台上进行数值计算,得出了图表形式的计算结果,并与有限元模拟值进行对照。研究表明,边界积分法用于求解厚矩形板的受迫振动问题的准确性,本文推导的控制方程和挠曲面方程的正确性,进而对工程实际中的各种相关问题具有一定的现实意义,也为求解此类问题提供了一种新途径,可以直接运用到工程实际中。     

用功能原理讨论稳定受迫振动

应用功能原理讨论稳定受迫振动,得出受迫振动与强迫力之间的相位差关系式(9),定量讨论了在一周期中速度共振和振幅共振的能量,以及强迫力做功输入能量的阻力做功耗散能量的关系,从而得出了一些有意义的结论.     

稳定受迫振动中的能量转换

将强迫分解成超前位移π／２和位移相同或反相的两个分量，通过对两分力作功的定量计算，可以方便地讨论受迫振动中的能量转换，并能对共振作出较的物理解释。     

由声音判断给保温瓶灌水水位高低的讨论

通过实验讨论了给保温瓶里灌水时由声音判断出瓶内水位高低的原因。     

外力驱动下耦合弹簧振子的法诺共振

法诺共振是物理体系中普遍存在的一种非对称共振现象,它最早起源于量子物理,其微观图像是原子谱线中窄的分离态与宽的连续态之间的相干干涉.本文利用经典力学体系中两个弹簧振子的耦合,使其中一个弹簧振子受到周期性外力的驱动,成功类比了量子力学中的法诺共振现象.通过分析每个弹簧振子的动力学方程,严格求解它们的振动公式,从而得到每个弹簧振子的振幅和位相与外部驱动力频率之间的关系.结果表明,耦合体系中受外力驱动的那个弹簧振子既可以发生非对称的法诺共振,又可以发生对称的洛仑兹共振,而另一个弹簧振子只能发生洛仑兹共振.本文的推导与分析能够使读者更好地理解法诺共振现象及其激发条件.