超声波的运动振动

复杂的运动，可以依托这四种运动，进行定性研究。 
　　如果硬要定量研究复杂的运动，也是依托这四种运动，作近似研究的。 
　　这四种最简单的运动中，匀变速直线运动和抛体运动是"一去不复返"的运动，运动状态（位置、速度）与时间的关系是拓朴（一一对应）的、不可重复的。 
　　匀速圆周运动和简谐振动，站在长时间的角度看（或者说"宏观地看"），是周期性的、不断重复的。站在一个周期的时间内看（或者说"微观地看"），是拓朴的、不可重复的。因此，后两种运动，比前两种运动，复杂得多。 
　　简谐振动可以看作匀速圆周运动沿正交（就是互相垂直）的两个方向进行分解（就是投影），其中任意一个方向的运动，都是简谐振动。由此可知，简谐振动比匀速圆周运动复杂得多。 
　　抛体运动则可以分解为：正交的一个匀速直线运动和另一个匀变速直线运动，所以，抛体运动比匀变速直线运动复杂得多。 
　　在匀速圆周运动作正交分解的过程中，原来大小不变的向心力，变成大小和方向都作周期性变化的回复力。简谐振动已经够复杂了。所以，振动就定量研究到简谐振动为止。 
　　然而，通常我们遇到的振动的微观情况，都要比简谐振动复杂得多。所以，研究简谐振动过渡到研究振动、热振动等，需要洞察力、想象力和抽象思维、逻辑推理等能力。 
　　简谐振动的特点是：1，有一个平衡位置（机械能耗尽之后，振子应该静止的唯一位置）。2，有一个大小和方向都作周期性变化的回复力的作用。3，频率单一、振幅不变。 
　　振子就是对振动物体的抽象：忽略物体的形状和大小，用质点代替物体进行研究。这个代替振动物体的质点，就叫做振子。 
　　振子在某一时刻所处的位置，用位移x表示。位移x就是以平衡位置为参照物（基点――基准点），得到的"振子在某一时刻所处的位置"的距离和方向。 
　　我们对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时，基准点选择在运动的始点。我们对匀速圆周运动和简谐振动研究时，基准点选择在圆心或平衡位置（不动的点）。
　　参照物本来就应该是在研究过程中保持静止（或假定为静止）的点，我们的物理思路，就是"从确定的量、不变的量出发进行研究"。 
　　确定的量和不变的量有本质的区别，在对匀变速直线运动和抛体运动进行研究时，基准点选择在运动的始点。这是确定的量，却不一定是不变的量。特别在我们进行分段研究时，每一阶段的终点，就是下一阶段的始点。我们选择运动的始点为基准点，可以简化研究过程，这是服从于物理研究的"化繁为简"的原则，因此，不惜在不同的研究阶段，选择不同的基准点。 
　　在研究匀速圆周运动和简谐振动时，由于宏观上的周期性和微观上的拓朴性，问题很复杂，所以不能选运动的始点，作基准点进行研究，而要选择确定而且不变的圆心或者平衡位置，作基准点进行研究，也是服从于物理研究的"化繁为简"的原则。 
　　在简谐振动中，振幅A就是位移x的最大值，这是一个不变的量。 
　　振子从某一状态（位置和速度）回到该状态所需要的最短时间，叫做一个周期T。振子在一个周期中的振动，叫做一个全振动。振子在一秒钟内的全振动的"次数"，叫做频率f。 
　周期T就是一次全振动的时间，频率f是一秒钟内全振动的次数，所以，Tf＝1（四式等价的公式1） 
　　圆频率ω（读作[oumiga]）是一秒钟对应的圆心角。一次全振动对应的圆心角就是2π（即360度）。这是借用了匀速圆周运动的概念。在匀速圆周运动中，ω叫做角速度。当匀速圆周运动正交分解为简谐振动时，角速度就转化为圆频率。（也有人把圆频率叫做角频率的） 
　　显然，ω＝2πf（四式等价的公式3），（每秒全振动次数对应的角度） 
　　ωT＝2π（四式等价的公式2）（每个全振动对应的角度） 
　　最后，定义每分钟全振动的次数为"转速n"，显然，n＝60f（四式等价的公式4） 
　　T、f、ω、n这四个量中，知道一个，其它三个就是已知的，所以这四个互相转化的公式，叫做"四式等价"。 
　　只要物体作周期性的往复运动，就是振动。比如拍皮球，其v－t图对应于电工学中的锯齿波，所以也是振动。有人说："拍皮球没有平衡位置，或者平衡位置不在运动的对称中心，所以不能算振动"。这样说的人，电工学肯定没有学好。 
　　有一个数学分枝，叫做富立叶积分，它可以把任何振动，分解为若干个简谐振动。这些简谐振动的频率，就是原始振动的整数倍，原始振动的主频率（基音），就是这些简谐振动的最小频率。 
　　其它倍频（泛音），振幅都比基音小得多。所以，这就构成非简谐振动的"音品"的概念。 
　　人耳分辨发声体的过程，就是自发地、自动化地、本能地使用富立叶积分的过程，非常巧妙。 
　　由于声音的频率由声源决定，所以，无论声波如何传播到我们的耳朵，我们照样准确地辩认出发声体的特色

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