大學物理上陰其俊用波爾共振儀研究受迫振動

1、華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,物理實驗中心網(wǎng)站 202.120.99.174,用波爾共振儀研究受迫振動,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,思考與討論的問題,研究的內(nèi)容實驗方案選擇研究體系進行儀器設置研究的規(guī)律物理量的測量結(jié)果分析,華東理工大

2、學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,內(nèi)容提要,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振的利弊？,共振利用:日常生活:電磁共振、樂器的共鳴箱醫(yī)療技術(shù)：核磁共振軍事：共振武器生產(chǎn)實踐：共振法打樁、激光的產(chǎn)生自燃現(xiàn)象：溫室效應,共振危害:雪崩翻船橋梁倒塌機器

3、損壞次聲波對人體的傷害,共振現(xiàn)象普遍存在于力學、電磁學、光學及分子、原子物理學等幾乎所有物理學領域。,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振帶來的危害,持續(xù)發(fā)出的某種頻率的聲音會使玻璃杯破碎；機器的運轉(zhuǎn)可以因共振而損壞機座；高山上的一聲大喊，可引起山頂積雪發(fā)生大雪崩；拖拉機駕駛員，風鎬、風鏟、電鋸、鎦釘機的操作工，他們與振動源十分接近，在

4、工作時可能會出現(xiàn)人體有關(guān)部位的固有頻率與振動源的頻率產(chǎn)生共振。,如何避免？,為了保障工人的安全與健康，要求用手工操作的各類振動機械的頻率必須大于 20Hz 。,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振帶來的危害,,機器的運轉(zhuǎn)可以因共振而損壞機座 。,措施：電動機要安裝在水泥澆注的地基上，與大地牢牢相連，或要安裝在很重的底盤上，為的是使基礎部分的固有

5、頻率增加，以增大與電機的振動頻率(驅(qū)動力頻率)之差來防止基礎的振動。,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振的軍事價值,次聲武器就是利用頻率低于20Hz的次聲波與人體發(fā)生共振，使共振的器官或部位發(fā)生位移和變形而造成人體損傷以至死亡的一種武器。 次聲波武器按照其發(fā)射的頻率不同，作用于人體的部位不同，可分為兩大類： “神經(jīng)型”次

6、聲波武器 “器官型”次聲波武器,無聲的武器——次聲武器,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振在生活當中的應用,微波爐 食物中水分子的振動頻率與微波大致相同，微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，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。,這是一種極大地提高了加熱效率、極

7、為有利于環(huán)保的先進技術(shù)。,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,共振在生活當中的應用,運用音樂治療一些心理和生理上的疾病: 音樂的頻率、節(jié)奏和有規(guī)律的聲波振動，是一種物理能量，會直接影響人們的腦電波、心率、呼吸節(jié)奏等。當人處在優(yōu)美悅耳的音樂環(huán)境中，可以改善精神系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的功能。,華東理工大學物理實驗教學中心E

8、ast China University of Science and Technology,,,自由振動阻尼振動受迫振動 物體在周期性外力的持續(xù)作用下進行的振動,振 動,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,受迫振動,本實驗采用擺輪在彈性力矩和電磁阻尼力矩作用下作受迫振動來研究其振動特性。,,,根據(jù)轉(zhuǎn)動定理受迫振動方程,電磁阻尼,驅(qū)動

9、力,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,,,,,,,方程的通解為：,阻尼項,受迫項,暫態(tài)項,穩(wěn)定項,受迫振動方程與解,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,,,,,,,,穩(wěn)定的振動狀態(tài)：,幅頻特性曲線,位移共振條件,華東理工大學物理實驗教學中心East Chi

10、na University of Science and Technology,,,,,,,,穩(wěn)定的振動狀態(tài)：,相頻特性曲線,當發(fā)生共振時,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,實驗儀器物理結(jié)構(gòu)與功能,電機轉(zhuǎn)速、振幅、擺輪周期測量：光電門,,,電磁阻尼,電機,相位差測量：閃光燈、角度讀數(shù)盤上指示桿。,波耳共振儀由振動儀與電器控制箱兩部分組成,華東理工

11、大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,,實驗內(nèi)容,自 由 振 動：,阻 尼 振 動：,受 迫 振 動 ：,電機轉(zhuǎn)動頻率調(diào)節(jié)器,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,擺輪的振幅θ與振動周期T的測量,,雙光電門,,測量擺輪振幅與周期：雙光電門H、擺輪周邊矩形信號碼、平衡處長

12、矩形信號碼。,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,利用頻閃法測定相位差,,當長凹槽經(jīng)過光電門時，閃光燈閃爍一次。,,,相位差測量：閃光燈、角度讀數(shù)盤上指示桿。,,,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,研究內(nèi)容,1.自由振動：測定擺輪振幅θ不同時的固有頻率ω0

13、2.阻尼振動：阻尼系數(shù)3.測量幅頻特性和相頻特性,電機轉(zhuǎn)動頻率調(diào)節(jié)器,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,阻尼系數(shù)計算,逐差法: 阻尼振動研究中的數(shù)據(jù),作圖法: 受迫振動的幅頻特性曲線,,,,,華東理工大學物理實驗教學中心East China University of Science and Technology,實驗要點,理解實驗的