Прибор для дем.вынужд.колеб.и резонанса маятников

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Масса прибора 1,5 кг.

Габаритные размеры: 360 х 650 х 300 мм.

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ

Штатив - 1 шт.

Вращающийся центр со стержнем - 2 шт.

Пружина связи с зажимами - 1 шт.

Зажимы пружины - 2 шт.

Тело маятника - 2 шт.

Шкала - 2 шт.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ПРИБОРА

Прибор (рис. 1) собирают на штативе 1, который навешивают на стену, используя отверстия 2 и 3. Сборку выполняют в такой последовательности:

- вращающиеся центры со стержнями 4 и 5 крепят как показано на рисунке и фиксируют винтами 6 и 7;

- на стержни надевают и фиксируют вблизи точки подвеса зажимы 10 и 11 пружины связи 12;

- на стержни крепят также тела маятников 13 и 14 и фиксируют их винтами на выбранной высоте;

- амплитуду колебаний оценивают, используя шкалы 15 и 16. Шкалы фиксируют в нижних отверстиях штатива с помощью винтов, аналогичных винтам 6 и 7.

Демонстрация вынужденных колебаний:

- раскачивают один из маятников (ведущий), при этом энергия колебаний через пружину связи передается второму мятнику (ведомому), возбуждая его собственные вынужденные колебания;

- амплитуда колебаний ведущего маятника постепенно уменьшается, одновременно увеличивается амплитуда колебаний ведомого маятника;

- этот процесс развивается тем активнее, то есть становится резонансным, чем ближе собственные частоты маятников;

- наконец ведущий маятник останавливается, а колебания ведомого маятника достигают максимума;

- в дальнейшем процесс повторяется, но теперь ведомый маятник возвращает энергию ведущему маятнику.

Переход энергии от одного маятника к другому и наоборот может происходить несколько раз до окончательного затухания колебаний из-за потерь энергии на трение.

Наблюдение резонансного возбуждения колебаний маятника:

- воздействуя периодической силой на подвес одного из маятников (второй удерживают в неподвижности), добиваются его раскачивания с все большей амплитудой;

- убеждаются, что колебательный процесс возможен только при выполнении условия, при котором частота воздействия равна собственной частоте колебаний маятника, то есть пополнять энергию колебаний необходимо в определенной их фазе – так соблюдается условие баланса фаз;

- поясняют, что для развития колебательного процесса необходимо выполнение второго условия резонанса – условия баланса амплитуд, при котором пополнение энергии колебаний в каждый период будет не только компенсировать потери энергии на трение за этот же период, но и добавлять некоторую порцию энергии сверх имеющейся;

- показывают, что при нарушении хотя бы одного из условий резонанса происходит затухание колебаний и их полное прекращение.