声学基础答案

得:

???a?0'2Ge??tcos(?0t??0)??acos(?t??)。

'当??0时,Rm?0,?0?arctan?0???

XmRm??2,???0??2,?0'??,

?2,?0??a,

?2)??acos?(t??)

???acos?(0t????a(sin?0t?cos?t)。

当???时,?a??,达到位移共振。

1-25 有一单振子系统,设在其质量块上受到外力Ff?sin幅。

解:此单振子系统的强迫振动方程为

Mm2212?0t的作用,试求其稳态振动的位移振

d?dt22?Rmd?1121?Km??FF(t)?sin(?0t)??cos?0t dt2221则 Mmd?dt22d?dtd?dt2?Rmd?dt?K??m2 (1)

Mm?Rm?Km??121cos?0t (2)

由式(1)得 ??2Km

12Km?)??0??j? 令???Fej?t代入式(2)得 ?F??0?Rm?j(?0Mm??1?

则 ?F?21=

12?0Rm

?2Km2?2?0?Rm?(?0Mm?)??0?? ? ?A?12Km?12?0Rm

1-26 试求如图所示振动系统,质量块M的稳态位移表示式.

K1,R1MFaejwtK2,R2

解:对质量块进行受力分析,可得质量块M的运动方程为:

???(R?R)???(K?K)??FejwtM?1212a

该方程式稳态解的一般形式为???aejwt,将其代入上式可得:

?a?Fajw[(R1?R2)?j(M??K1?K2?|?a|?e)]j(?2??0)

?其中|?a|?2FaM??K1?K2????2K1?K2,?0?arctan??(R1?R2)??M????R1?R2.

故质量块的稳态位移表示式可以写为:

??|?a|cos(wt??2??0).

1-27 设有如图所示的耦合振动系统,有一外力F1?Faej?t作用于质量M1上。M1的振动通过耦合弹簧K12引起M2也随之振动,设M1和M2的振动位移与振动速度分别

图 1-4-1

为?1,v1与?2,v1。试分别写出M1和M2的振动方程,并求解方程而证明当稳态振动时

v1?Z2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1与v2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1。

其中

Z1?j(?M1?K1)?R1,

?K2Z2?j(?M2??)?R2,

Z12??jK12?。

图 习题1-27

解:对图中两个振子进行受力分析可得下列运动方程:

M1d?1dt22?R1d?1dt?K1?1?K12(?1??2)?F1Md?222dt2?R2d?2dt?K2?2?K12(?2??1)?0

设:

?1?Aev1?V1ej?t,?2?Bej?t

j?t,v2?V2ej?t

于是方程可化为:

A(?M1?2?j?R1?K1?K12)?BK12?Fa

B(?M2?2?j?R2?K2?K12)?AK12?0

设:

Z1?j(?M1?K1)?R1,Z2?j(?M?K2)?R2,Z12??jK12?2??。

?对上面的两个方程整理并求解可得

v1?Z2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1

v2?F1

1-28 有一所谓压差式传声器,已知由声波引起在传声器振膜上产生的作用力振幅为:

Fa?A

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