幅度共振英文解释翻译、幅度共振的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 amplitude resonance
分词翻译:
幅度的英语翻译:
extent; range; scope
【医】 amplitude; range
【经】 amplitude; span
共振的英语翻译:
resonance; sympathetic vibration; syntony
【化】 resonance; resonant vibration
专业解析
幅度共振(Amplitude Resonance) 指一个振动系统在受到周期性外力驱动时,当驱动力的频率接近或等于系统的固有频率(Natural Frequency)时,系统振动的幅度(Amplitude)达到最大值的现象。这是物理学(特别是力学和电学)中受迫振动(Forced Vibration)的核心概念之一。
其核心原理在于能量传递效率最大化:
- 固有频率匹配: 每个振动系统(如弹簧-质量系统、LC电路)都有其固有的振动频率,由系统自身特性(如质量与弹簧刚度、电感与电容)决定。
- 驱动力同步: 当周期性驱动力的频率 ( f_d ) 接近或等于系统固有频率 ( f_0 ) 时,驱动力在每个周期内对系统做功的方向与系统运动方向高度一致(同相或相位差小)。
- 能量累积: 这种同步性使得驱动力在每个振动周期都向系统输入能量,且输入的能量大于系统因阻尼(如摩擦、电阻)消耗的能量。能量持续累积,导致振动幅度显著增大。
- 幅度峰值: 当 ( f_d = f_0 ) 时(严格来说,考虑阻尼时峰值频率略低于 ( f_0 )),能量输入效率最高,系统达到其最大可能振幅,即发生幅度共振。
数学描述(以机械振动为例):
对于质量-弹簧-阻尼系统,受简谐驱动力 ( F = F_0 cos(omega_d t) ) 作用,其稳态位移响应的振幅 ( A ) 为:
$$
A = frac{F_0 / m}{sqrt{(omega_0 - omega_d) + (2betaomega_d)}}
$$
其中:
- ( F_0 ) 是驱动力幅值,
- ( m ) 是质量,
- ( omega_0 = sqrt{k/m} ) 是系统的无阻尼固有角频率(( k ) 为弹簧常数),
- ( omega_d = 2pi f_d ) 是驱动力的角频率,
- ( beta ) 是阻尼系数。
当分母最小(即 ( omega_d approx omega_0 ) 且阻尼 ( beta ) 较小时),振幅 ( A ) 达到最大值。
应用领域:
- 机械工程: 旋转机械(如涡轮机、发动机)的振动分析,需避免共振导致的结构破坏;利用共振的振动筛、共振音响。
- 电气工程: RLC电路中的电压或电流共振(选频电路、无线电接收调谐、滤波器设计)。
- 声学: 乐器发声(琴弦、空气柱共振),建筑声学(避免房间驻波共振)。
- 光学: 光学谐振腔(如激光器)。
- 结构工程: 桥梁、建筑物抗震设计,需避开地震波的主要频率。
参考来源:
- 《物理学基础》(Fundamentals of Physics)Halliday, Resnick, Walker: 经典大学物理教材,详细阐述受迫振动与共振原理(机械与电路)。 (来源:Wiley出版社经典教材)
- 《机械振动》(Mechanical Vibrations)S.S. Rao: 权威机械振动教材,深入分析各类系统的受迫响应与共振条件。(来源:Pearson高等教育教材)
- 《工程电路分析》(Engineering Circuit Analysis)William H. Hayt, Jack E. Kemmerly, Steven M. Durbin: 详细讲解RLC电路的频率响应与谐振现象。(来源:McGraw-Hill教育出版工程教材)
- Hyperphysics (Georgia State University): 在线物理概念资源,提供共振的简明解释与公式推导。(来源:佐治亚州立大学物理与天文系在线教育平台)
- Khan Academy - Physics: 提供关于共振的免费视频教程与解释。(来源:可汗学院物理课程)
网络扩展解释
幅度共振是指物理系统在特定频率(即共振频率)下,振幅显著增大的现象。以下是详细解释:
1.基本定义
幅度共振是共振现象的核心表现,当外界激励频率与系统的固有频率接近或相等时,系统储存的动能会使振幅达到最大值。例如,音叉共鸣、桥梁因风振倒塌等均与此相关。
2.关键条件
- 频率匹配:外界周期性激励的频率需与系统固有频率一致或高度接近。
- 能量积累:系统通过周期性输入能量,使振动幅度逐步增强,尤其在阻尼较小时更为显著。
3.物理机制
- 在共振频率下,系统对能量的吸收效率最高,导致振幅急剧增大。
- 公式可表示为振幅最大值条件:
$$
omega = omega_0 quad text{(固有频率)}
$$
此时振幅 $A$ 与阻尼系数 $gamma$ 成反比:$A propto frac{1}{gamma}$。
4.应用与风险
- 应用:乐器共鸣(如钢琴弦与空气柱共振)、医学成像(MRI中的核磁共振)等。
- 风险:机械结构(如桥梁、建筑物)可能因幅度共振引发破坏,需通过设计规避共振频率。
5.与其他共振的区别
幅度共振特指振幅的增强效应,而广义共振还包括能量传递、相位同步等现象。例如,电路中的电压共振也属于共振范畴,但表现形式不同。
如需进一步了解具体案例或公式推导,可参考物理教材或专业文献来源。
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