文档介绍：实验26波尔振动的物理研究【实验目的】观察扭摆的阻尼振动,测定阻尼因数。2・研究在简谐外力矩作用下扭摆的受迫振动,描绘不同阻尼情况下的共振曲线。描绘外加强迫力矩与受迫振动之间的位相随频率变化的特性|山线。分析波尔共振的相位和角速度的关系,【实验装置】扭摆共振仪一套,停表,数据采集器,传感器【实验装置图】【实验原理】1・扭摆的阻尼振动在有阻力矩的情况下,使扭摆由某一摆角开始做自由振动,此时扭摆受到两个力矩的作用:一是弹性恢复力矩,它与摆的扭转角成正比;二是阻力矩,可近似认为它与摆动的角速度成正比。若扭摆的转动惯量为/,则根据转动定律可列扭摆的运动方稈:d2e+二空+£&=oIdtI解得:2龙&=血exp(-y^)cos—/= exp(-/?/)costzx其屮:昇0为扭摆的初始振幅,7为扭摆做阻尼振动的周期,扭摆的振幅随时间按指数规律衰减。若测得初始振幅久及笫n个周期时的振幅An,并测得摆动刃个周期所用的时间斤厂,则有奢石缶而T^P(-如)则阻尼系数可表示为:0=丄巾如扭摆的受迫振动当扭摆在有阻尼的情况下受到简谐外力矩作用时,就会作受迫振动。设外加简谐力矩通过弹簧加到摆轮上则扭摆的运动方程变为d~6dO———+20F(0^0=hcoscotdt2〜dt0在稳态情况下9=/cos(血+°)J(亦_0于+4#》其屮/为角振幅,表示为而角位移3与简谐外力矩Z间的位相羌°则可表示为扭摆在简谐外力矩作用下的运动也是简谐振动,它的振幅是儿它的频率与外力矩的频率相同,但二者的位相差是°。【实验步骤】手丁•操作(1) 测量共振摆在自由状态下的固有频率。(2) 观测阻尼振动现象,测量阻尼电压为6V和8V时候的阻尼因数“。(3) 观察共振现象,测量在6V和8V阻尼情况下的受迫振动的幅频特性和相频特性。幅频特性曲线:以(d/co。为横坐标,振幅A为纵坐标。相频特性1111线:以(d/co。为横坐标,相位卩为纵坐标。计算机测控采用传感器和计算机白动采集,利用Origin处理数据。(1)利用软件算出扭摆的振动周期和固有频率(2)讨论各振动状态相图屮的物理意义。(3)分析自由振动、阻尼振动。受迫振动的相图的异同点。【实验数据处理与分析】(1)测量共振摆固有频率次数n1015202530nT(s)(s*)='1角频率(O=(2)测量阻尼因数“6VAo1012141618A,.(s)(s)“= 8V时阻尼系数”=(s)(s*)(j)rad/