阻尼作用

振動力學術語之一

阻尼(英語:damping)是指任何振動系統在振動中,由於外界作用(如流體阻力、摩擦力等)和/或系統本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性,以及此一特性的量化表徵。

名詞解釋


阻尼作用
阻尼作用
際振,摩擦存,振系統初獲量,振程阻斷系統負功,系統量斷減,振強逐漸減弱,振幅越越,停止振,系統,摩擦及轉化逐漸減,振幅隨減弱振,稱阻尼振。
• 阻尼較強,阻尼振乎振,振幅逐漸減,達穩衡,稱阻尼。
• 阻尼較弱,阻尼振必須緩慢振逐漸振幅減,衡置,達穩衡較久,稱欠阻尼。
• 另一種情形是阻尼振子以最平穩的速度,最短的時間達到穩定平衡,稱為臨界阻尼。

阻尼模型


在物理學和工程學上,阻尼的力學模型一般是一個與振動速度大小成正比,與振動速度方向相反的力,該模型稱為 粘性(或 黏性)阻尼模型,是工程中應用最廣泛的阻尼模型。粘性阻尼模型能較好地模擬空氣、水等流體對振動的阻礙作用。本條目以下也主要討論粘性阻尼模型。然而必須指出的是,自然界中還存在很多完全不滿足上述模型的阻尼機制,譬如在具有恆定摩擦係數的桌面上振動的彈簧振子,其受到的阻尼力就僅與自身重量和摩擦係數有關,而與速度無關。
除簡單的力學振動阻尼外,阻尼的具體形式還包括電磁阻尼、介質阻尼、結構阻尼,等等。儘管科學界目前已經提出了許多種阻尼的數學模型,但實際系統中阻尼的物理本質仍極難確定。下面僅以力學上的粘性阻尼模型為例,作一簡單的說明。
粘性阻尼可表示為以下式子:
阻尼作用
阻尼作用
其中 F表示阻尼力, v表示振子的運動速度(矢量),c是表示阻尼大小的常數,稱為 阻尼係數國際單位制單位為牛頓·秒/米。
上述關係類比於電學中定義電阻的歐姆定律
在日常生活中阻尼的例子隨處可見,一陣大風過後搖晃的樹會慢慢停下,用手撥一下吉他的弦后聲音會越來越小,等等。阻尼現象是自然界中最為普遍的現象之一。