Задание 3. Изучение вынужденных колебаний пружинного маятника.

1. Выйдите в пункт меню Частота (рис. 5) и постепенно изменяя ее, пронаблюдайте за изменением амплитуды колебаний маятника. Приближенно определите частоту вынуждающей силы, при которой амплитуда колебаний маятника будет максимальной.

Рис. 6. Зависимость амплитуды затухающих колебаний пружинного маятника от времени и расчетные характеристики колебательного движения.

2. Установите частоту n_в вынуждающей силы на 1 Гц ниже значения соответствующего максимальной амплитуде колебаний.

3. Нажав клавишу F2, выйдите из пункта меню Частота с сохранением установленного значения частоты.

4. Выберите пункт меню Старт и нажмите кнопку ENTER. Так как, в системе могут одновременно возбуждаться собственные и вынужденные колебания при изменении частоты генератора, каждый раз нужно выждать некоторое время , чтобы собственные колебания маятника успели затухнуть.

5. Проанализируйте выведенные после измерения на экран монитора зависимости вынуждающей силы и смещения маятника от времени, а также результаты расчета амплитуды и частоты вынуждающей силы, амплитуды, частоты и фазы колебаний маятника (рис. 7). В том случае, если относительная разность между значениями частоты вынуждающей силы и частоты колебаний не превышает одного процента, можно считать, что собственные колебания затухли. Эти результаты следует запомнить, нажав ENTER в пункте меню Сохранить.

Рис.7. Зависимости смещения пружинного маятника и вынуждающей силы от времени. Расчетные характеристики колебаний маятника и вынуждающей силы.

6. Выйдите в пункт меню Частота и увеличьте частоту на 0,3 Гц. Повторите действия согласно пунктам 3 ÷ 5.

7. Последовательно увеличивая на 0,05 ÷ 0,3 Гц частоту n_в вынуждающей силы проведите измерения согласно пунктам 3 ÷ 5 до значения n_в на 1 Гц выше резонансной частоты колебаний маятника. Проводить измерения в области резкого изменения амплитуды и фазы колебаний маятника следует особенно тщательно. Для этого следует изменять частоту вынуждающей силы каждый раз не более чем на 0,05 Гц.

8. После проведения всех измерений выйдите в пункт меню Информация. Используя пункты График АЧХ и График ФЧХ просмотрите на экране монитора полученные амплитудно-частотную (рис.8) и фазо-частотную (рис.9) характеристики вынужденных колебаний исследуемого маятника.

Рис. 8. Амплитудно-частотная характеристика пружинного маятника.

9. Используя пункт меню Таблица выведите на экран монитора полученные значения амплитуды А и фазы j_в колебаний для разных частот вынуждающей силы. Эти данные перепишите в тетрадь для отчета по работе (таблица 2).

10. Постройте графики АЧХ и ФЧХ пружинного маятника.

Рис. 9. Фазо-частотная характеристика пружинного маятника

Таблица 2.

Маятник	Вынуждающая сила	jв
А	n	Ав	nв

11. Сделайте выводы о проведенных экспериментах

Дата добавления: 2015-07-15