用玻耳共振儀研究受迫振動(dòng)

受迫振動(dòng)研究實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教研室振動(dòng)分類自由振動(dòng)

（無(wú)阻尼，阻尼振動(dòng)）受迫振動(dòng)（外來(lái)的能量輸入）振動(dòng)：物體在平衡位置附近作來(lái)回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)振動(dòng)幅度和外力的能量和頻率有關(guān)共振外力振動(dòng)頻率和系統(tǒng)固有頻率接近時(shí)，振動(dòng)幅度最大—共振微波爐食物中水分子的振動(dòng)頻率與微波大致相同，微波爐加熱食品時(shí)，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場(chǎng)，使食物中的水分子作受迫振動(dòng)，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使食物的溫度迅速升高。

自由振動(dòng):振幅不變、無(wú)阻尼、理想情況阻尼振動(dòng):振幅隨時(shí)間而減小的振動(dòng)受迫振動(dòng):物體在周期性外力的持續(xù)作用下進(jìn)行的振動(dòng)振動(dòng)受迫振動(dòng)方程方程的通解為：阻尼項(xiàng)受迫項(xiàng)穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)：幅頻特性曲線位移共振條件穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)：相頻特性曲線當(dāng)發(fā)生共振時(shí)實(shí)驗(yàn)儀器物理結(jié)構(gòu)與功能電機(jī)轉(zhuǎn)速、振幅、擺輪周期測(cè)量：光電門電磁阻尼電機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自由振動(dòng)：

阻尼振動(dòng)：

受迫

振動(dòng)

：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率調(diào)節(jié)器阻尼系數(shù)計(jì)算阻尼振動(dòng)中逐差法受迫振動(dòng)中作圖法實(shí)際操作要點(diǎn)自由振動(dòng)測(cè)量周期選擇“1”擺輪撥到約160°處，放手讓擺輪作衰減振動(dòng)阻尼振動(dòng)阻尼擋選擇“阻尼1”測(cè)量周期選擇“10”受迫振動(dòng)阻尼擋選擇“阻尼1”在振幅穩(wěn)定前，測(cè)量周期選擇“1”來(lái)觀察在振幅穩(wěn)定后，觀察周期選擇“10”，用累計(jì)放大法記錄強(qiáng)迫力的周期和擺輪的振幅利用頻閃法測(cè)定相位差

當(dāng)長(zhǎng)凹槽經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，閃光燈閃爍一次。相位差測(cè)量：閃光燈、角度讀數(shù)盤上指示桿實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容自由振動(dòng)，測(cè)量擺輪振幅θ與周期T的關(guān)系阻尼選擇“0”檔，開(kāi)關(guān)選“擺輪”，周期選“1”，擺輪撥到約160°處，放手讓擺輪作衰減振動(dòng)，當(dāng)振幅θ約為10°的整數(shù)倍時(shí)記錄θ和T。阻尼振動(dòng)，測(cè)量阻尼系數(shù)β保持阻尼開(kāi)關(guān)在原位置，周期選10；記錄擺輪作阻尼振動(dòng)連續(xù)的10個(gè)振幅值及周期值，用逐差法處理數(shù)據(jù)，寫出β的標(biāo)準(zhǔn)形式。從振幅顯示窗讀出擺輪作阻尼振動(dòng)時(shí)的振幅數(shù)值θ0

θ1θ2、、……θn，利用公式式中n為阻尼振動(dòng)的周期次數(shù),θn為第n次振動(dòng)時(shí)的振幅,T為阻尼振動(dòng)周期的平均值(可先測(cè)出擺輪10次振動(dòng)的周期值，然而取其平均)。實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容受迫振動(dòng)，測(cè)量幅頻特性和相頻特性阻尼開(kāi)關(guān)不變，開(kāi)關(guān)選強(qiáng)迫力，周期選10，開(kāi)電機(jī)，使擺輪作受迫振動(dòng)。在振幅穩(wěn)定后記錄強(qiáng)迫力的周期和擺輪的振幅，并用閃光法測(cè)出擺輪與強(qiáng)迫力之間的相位差；改變強(qiáng)迫力周期，測(cè)十幾個(gè)點(diǎn)，作出θ~ω/ω0幅頻及Φ~ω/ω0相頻特性曲線;頻閃法測(cè)出擺輪與強(qiáng)迫力之間的相位差受迫振動(dòng)時(shí)擺輪與外力矩的相位差利用小型閃光燈來(lái)測(cè)量。閃光燈受擺輪信號(hào)光電門H控制，每當(dāng)擺輪上長(zhǎng)型凹槽C通過(guò)平衡位置時(shí)，光電門H接受光，引起閃光。在穩(wěn)定情況時(shí)，在閃光燈照射下可以看到有機(jī)玻璃指針F好像一直“停在”某一刻度處，這一現(xiàn)象稱為頻閃現(xiàn)象，所以此數(shù)值可方便地直接讀出，誤差不大于2。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)擺輪振幅不易太大，以免損壞蝸