五、简谐运动的能量 阻尼振动

简谐运动的能量 弹簧振子和单摆，在振动过程中动能和势能不断转化。在平衡位置动能最大，势能最小；在位移最大时势能最大，动能为零； 在任意时刻势能和动能的和，就是振动物体的总机械能。这个能量跟振动的振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。弹簧振子和单摆是在弹力或重力作用下振动的，如果不考虑摩擦和空气阻力，在振动过程中就只有动能和势能的相互转化。这就是说，简谐运动的机械能是守恒的。

分析弹簧振子（图 12－1）和单摆（图 12－3）在振动中能量的转化情况，填好下表（填写增多、减少、不变）：

阻尼振动 简谐运动是一种理想化的振动，一旦供给振动系统一定的能量来使它开始振动，由于机械能守恒，它就要以一定的振幅永不停息地振动下去。可是实际上振动系统不可避免地要受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用。振动系统克服阻尼作用做功，系统的机械能就要损耗，机械能将随着时间逐渐减少，振动的振幅也逐渐减小。待到机械能耗尽之时， 振动就停下来了。这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动。图 12－8 是阻尼振动的图象。

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振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，振动停下来也越快。阻尼过大将不能产生振动。阻尼越小，振幅减小得越慢。在阻尼很小时，在一段不太长的时间内看不出振幅有明显的减小，就可以把振动系统当作简谐振动来处理。前面关于简谐振动的演示就属于这种情形。