阻尼系數(shù)音叉的受迫振動(dòng)與共振試驗(yàn)課件

1、阻尼系數(shù)音叉的受迫振動(dòng)與共振試驗(yàn)課件阻尼系數(shù)音叉的受迫振動(dòng)與共振試驗(yàn)課件實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理振動(dòng)的三種狀態(tài)1. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)（固有角頻率）振動(dòng)的三種狀態(tài)1. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)（固有角頻率）2. 阻尼振動(dòng) ：阻尼系數(shù) 2. 阻尼振動(dòng) ：阻尼系數(shù) 3. 受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)方程： 3. 受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)方程： 共振1. 速度共振共振1. 速度共振 速度共振曲線 速度共振產(chǎn)生條件：速度共振曲線的銳度(品質(zhì)因素)： f0 : 0對(duì)應(yīng)的頻率 f1, f2 ：v下降到0.707vmax 時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率fU 速度共振曲線 速度共振產(chǎn)生條件：速度共振曲線的銳度 f0 2. 位移共振位移共振曲線（位移共振條件）2. 位移

2、共振位移共振曲線（位移共振條件）音叉的電磁激振與拾振 激振/驅(qū)動(dòng)線圈拾振/接收線圈激振線圈在正弦交變電流作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)激振音叉，使之產(chǎn)生正弦振動(dòng)。 拾振線圈靠近被磁化的音叉臂另一端放置，由于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流輸出到交流數(shù)字電壓表中。 音叉的電磁激振與拾振 激振/驅(qū)動(dòng)拾振/接收激振線圈在正弦交變 將拾振線圈產(chǎn)生的電信號(hào)輸入交流數(shù)字電壓表，可研究音叉受迫振動(dòng)系統(tǒng)在周期性外力作用下振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系及其銳度，以及在增加音叉阻尼力的情況下，振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系及其銳度。 決定于音叉振動(dòng)速度v.可用電壓表的示數(shù)代替速度振幅。電壓表量程為2V。 將拾振線圈產(chǎn)生的電信號(hào)輸入交流數(shù)字電壓表，可研

3、究音叉受音叉的振動(dòng)周期與質(zhì)量的關(guān)系在阻尼 較小且可忽略的情況下音叉的振動(dòng)周期近似為：k： 振子的勁度系數(shù)；m0：不加質(zhì)量塊時(shí)的音叉振子的等效質(zhì)量；mx：每個(gè)振動(dòng)臂增加的物塊質(zhì)量。 音叉的振動(dòng)周期與質(zhì)量的關(guān)系在阻尼 較小且可忽略的情況下音叉1、連線，儀器預(yù)熱10分鐘。2、將驅(qū)動(dòng)線圈和接收線圈布置好。放在音叉臂最里面的孔附近,留出外面的空間放阻尼塊和加砝碼。注意線圈有效部位對(duì)準(zhǔn)音叉臂。線圈位置擺放好后整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能動(dòng).3、估測(cè)無(wú)阻尼狀態(tài)下音叉共振頻率f0，定驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出幅度F0 ,使音叉共振時(shí)輸出幅度在1.5V左右，選定后整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中F0保持不變(即黑色旋鈕不動(dòng))。實(shí)驗(yàn)步驟1、連線，儀器預(yù)熱

4、10分鐘。3、估測(cè)無(wú)阻尼狀態(tài)下音叉共振頻率4、測(cè)量無(wú)阻尼狀態(tài)下音叉的速度幅頻特性以及相應(yīng)的共振頻率f0和輸出電壓Umax。測(cè)量范圍從f0-2Hz至f0 +2Hz由小往大測(cè)，稀疏區(qū)Umax隔約0.1V 取一個(gè)點(diǎn)，密集區(qū)改變驅(qū)動(dòng)頻率 f 的小數(shù)點(diǎn)后第二位(隔0.010Hz)取點(diǎn)。f (Hz)Umax(V)阻尼： （有或無(wú)）, 估測(cè)f0: Hz， 估測(cè)Umax: V， 0.707Umax: V將記錄數(shù)據(jù)中速度共振對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)記出來(lái),并標(biāo)明密集區(qū)取點(diǎn)的起止范圍.4、測(cè)量無(wú)阻尼狀態(tài)下音叉的速度幅頻特性以及相應(yīng)的共振頻率f0阻尼系數(shù)音叉的受迫振動(dòng)與共振試驗(yàn)課件5、測(cè)量有阻尼狀態(tài)下音叉的速度幅頻特性以及相

5、應(yīng)的共振頻率和輸出電壓Umax。估測(cè)有阻尼情況下音叉共振時(shí)的 f0，共振時(shí)的Umax 在1 1.3V范圍內(nèi)，若不在此范圍內(nèi)可通過(guò)改變阻尼塊的高矮來(lái)改變Umax。 切記不能調(diào)動(dòng)黑色旋鈕。阻尼： （有或無(wú)）, 估測(cè)f0: Hz， 估測(cè)Umax: V, 0.707 Umax: Vf (Hz)Umax(V)將記錄數(shù)據(jù)中速度共振對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)記出來(lái),并標(biāo)明密集區(qū)取點(diǎn)的起止范圍.5、測(cè)量有阻尼狀態(tài)下音叉的速度幅頻特性以及相應(yīng)的共振頻率和輸阻尼系數(shù)音叉的受迫振動(dòng)與共振試驗(yàn)課件6、在無(wú)阻尼狀態(tài)下，將不同質(zhì)量砝碼（5g、10g、15g、20g、25g）分別加到音叉雙臂最外面一對(duì)孔上，擰緊。測(cè)出對(duì)應(yīng)的共振頻率f0。記錄mx f0 關(guān)系數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)表格如下圖所示）。質(zhì)量塊位置：從外到內(nèi)第 1 個(gè)孔mx(g)510152025f 0(Hz)220多HzUmax(V)T2(s2)6、在無(wú)阻尼狀態(tài)下，將不同質(zhì)量砝碼（5g、10g、15g、21、找出音叉在有、無(wú)阻尼情況下作受迫振動(dòng)時(shí)的共振頻率 f0 及相應(yīng)的Umax，并做比較分析。2、在同一個(gè)坐標(biāo)系中分別繪制有、無(wú)阻尼情況下的Umaxf 關(guān)系曲線。在圖中作出兩曲線的半功率點(diǎn)，找出其對(duì)應(yīng)的f1和 f2，分別計(jì)算有、無(wú)阻尼情況下音叉速度共振曲