Suguang的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/suguang

博文

读《趣味振动力学》有感

已有 6794 次阅读 2013-8-3 03:03 |个人分类:工作点滴|系统分类:科普集锦| 振动科普

去年在陈立群老师的博客看到了对刘延柱老师新书《趣味振动力学》的评介,之后就一直盼望着能够拜读。这次回国过暑假时,赶紧在网上购买了一本。读这本书时,又想到了在公司工作时经常被问到的两个问题。阻尼是什么?模态是什么?感兴趣的朋友可以在这本书里找到通俗易懂的答案。

阻尼是什么?简单的说,阻尼是振动能量耗散机制的描述。例如,钟摆的摆动幅度因为阻尼的作用而逐渐衰减。这本书里用了一个章节来介绍阻尼振动,通俗易懂地介绍了干摩擦阻尼,黏性阻尼,弹性材料的内阻尼,以及等效黏性阻尼。在振动分析中,质量和刚度的数据比较容易确定,阻尼则多是根据振动测试和工程经验估计的。

态是什么?这本书里给出了一个简单的答案:“驻波是模态的具体体现”,模态是驻波相对幅度的描述。与物体的静态变形不同,模态在非共振时不容易被观察到。琴弦的模态是相对容易观察和想象的。在这本书里,给出了梁、框架、圆板和方板的模态图形,并介绍了18世纪德国物理学家和音乐家克拉尼(Ernst Chladni, 1756-1827)观察薄板共振模态的故事。“他将细沙撒在薄板上,用小提琴的琴弓摩擦板的边缘,使板产生驻波形式的振动。”在波腹处,振动幅度最大,细沙向周围扩散;在波节处,振动最小,细沙得以聚集停留。“因此,细沙所形成的图案就描绘出薄板二维振动的节线,称为克拉尼图形。”“1809年,这些图形在巴黎一个科学家集会上展出时强烈地吸引了观众。”我们无缘克拉尼的报告,但是在国内外网站上的一个视频,让我们仍然有机会感受这些优美的图形。感谢制作这个视频的朋友。

一般人都不知道的共振力量”(56.com)

Amazing Resonance Experiment!” (Youtube)


从克拉尼展出这些图形已经过去二百年了,现在当我们看到这些图形时,是否还会如前人那样被吸引住呢?

之前我读刘延柱老师和陈立群老师的振动力学教材时,就被书中丰富的工程案例所吸引。这次读完《趣味振动力学》这本书,仍有很多新颖的案例给我留下了深刻印象,如弹性材料的内阻尼导致美国第一颗人造卫星的发射失败,荡秋千和控制绳系卫星的摆动,苍蝇的楫翅和音叉陀螺,蜻蜓的翅痣和抑制机翼颤振,昆虫的振翅和捕翼机等。摆钟的故事是振动力学的重要历史,在这本书里用一个章节作了介绍:从伽利略发现等时性,到惠更斯用变摆长的摆真正实现等时性单摆,还介绍了惠更斯钟的同步现象。对于音乐和生物中的振动,这本书也分别设立章节作了介绍,读来趣味盎然。最后,这本书非常自然的融合了振动和波,线性振动和非线性振动,有利于读者对振动问题形成全面的认识。



https://blog.sciencenet.cn/blog-111055-713675.html

上一篇:懒爸爸和婴儿床(五)
下一篇:短篇一则之苏堤春晓
收藏 IP: 130.226.19.*| 热度|

3 逄焕东 白大伟 张士伟

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-18 18:02

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部