
【电】 coupled oscillations
coupling
【计】 coupling
oscillation; surge; vibration
【化】 oscillations
【医】 agitate; agitation; shaking; succuss; succussion
耦合振荡(Coupled Oscillations)是指两个或多个振动系统通过能量交换或相互作用形成的协同振动现象。该概念在物理学、工程学及电子电路领域具有重要应用,其英文表述为"coupled oscillations",字面意为"相互连接的振动系统"。
从物理本质分析,耦合振荡系统满足能量守恒定律和牛顿运动定律。当两个相同频率的弹簧振子通过弹性介质连接时,会形成典型的耦合振子模型。其运动规律可通过联立微分方程描述: $$ mfrac{dx_1}{dt} = -kx_1 + k_c(x_2 - x_1) $$ $$ mfrac{dx_2}{dt} = -kx_2 - k_c(x_2 - x_1) $$ 其中$k_c$为耦合系数,该数学模型被收录于《朗道力学》等经典物理学著作。
在工程实践中,耦合振荡原理广泛应用于:
从学科发展史角度,耦合振荡理论起源于19世纪亥姆霍兹对声学共振的研究,后经庞加莱在《天体力学新方法》中建立完整的数学框架。现代工程领域则通过模态分析法实现复杂耦合系统的解耦处理。
耦合振荡是物理学中描述两个或多个振动系统通过相互作用形成能量交换的现象。以下是详细解释:
耦合振荡指相互关联的振动系统之间通过能量传递形成共同运动的现象。例如弹簧连接的两个摆()、电感耦合的LC电路()等。当系统间存在耦合时,原本独立的振动模式会相互影响,形成新的复合振动特性。
以经典的双弹簧振子为例,其运动方程可表示为: $$ m_1frac{dx_1}{dt} = -k_1x_1 + k_c(x_2 - x_1) $$ $$ m_2frac{dx_2}{dt} = -k_2x_2 - k_c(x_2 - x_1) $$ 其中$k_c$为耦合系数,反映相互作用强度()。
当耦合系统达到共振条件时,能量传递效率显著提升,这种现象称为耦合共振。例如地震时建筑物与地基的共振可能加剧破坏()。
如需更完整的公式推导或工程案例,可参考物理学教材中关于耦合振动的章节。
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