受迫振動與共振實驗課件

音叉的受迫振動與共振實驗實驗原理振動的三種狀態(tài)1.簡諧振動（固有角頻率）2.受迫振動受迫振動的穩(wěn)態(tài)方程：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對應(yīng)的頻率f1,f2

：v下降到0.707vmax

時對應(yīng)的頻率fU音叉的電磁激振與拾振

激振/驅(qū)動線圈拾振/接收線圈激振線圈在正弦交變電流作用下產(chǎn)生交變磁場激振音叉，使之產(chǎn)生正弦振動。拾振線圈靠近被磁化的音叉臂另一端放置，由于變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流輸出到交流數(shù)字電壓表中。

將拾振線圈產(chǎn)生的電信號輸入交流數(shù)字電壓表，可研究音叉受迫振動系統(tǒng)在周期性外力作用下振幅與驅(qū)動力頻率的關(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)動力頻率的關(guān)系及其銳度。

決定于音叉振動速度v.∴可用電壓表的示數(shù)代替速度振幅。電壓表量程為2V。音叉的振動周期與質(zhì)量的關(guān)系在阻尼較小且可忽略的情況下音叉的振動周期近似為：k：振子的勁度系數(shù)；m0：不加質(zhì)量塊時的音叉振子的等效質(zhì)量；mx：每個振動臂增加的物塊質(zhì)量。4、測量無阻尼狀態(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。測量范圍從f0-2Hz至f0+2Hz由小往大測，稀疏區(qū)Umax隔約0.1V

取一個點，密集區(qū)改變驅(qū)動頻率f的小數(shù)點后第二位(隔0.010Hz)取點。f(Hz)…Umax(V)…阻尼：

（有或無）,

估測f0:

Hz，估測Umax:

V，0.707Umax:

V將記錄數(shù)據(jù)中速度共振對應(yīng)點的坐標(biāo)標(biāo)記出來,并標(biāo)明密集區(qū)取點的起止范圍.5、測量有阻尼狀態(tài)下音叉的速度幅頻特性以及相應(yīng)的共振頻率和輸出電壓Umax。估測有阻尼情況下音叉共振時的f0，共振時的Umax

在1～1.3V范圍內(nèi)，若不在此范圍內(nèi)可通過改變阻尼塊的高矮來改變Umax。

切記不能調(diào)動黑色旋鈕。阻尼：

（有或無）,

估測f0:

Hz，估測Umax:

V,0.707Umax:

Vf(Hz)…Umax(V)…將記錄數(shù)據(jù)中速度共振對應(yīng)點的坐標(biāo)標(biāo)記出來,并標(biāo)明密集區(qū)取點的起止范圍.6、在無阻尼狀態(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孔上，擰緊。測出對應(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

個孔mx(g)510152025f0(Hz)220多HzUmax(V)T2(s2)1、找出音叉在有、無阻尼情況下作受迫振動時的共振頻率f0及相應(yīng)的Umax，并做比較分析。2、在同一個坐標(biāo)系中分別繪制有、無阻尼情況下的Umax~f關(guān)系曲線。在圖中作出兩曲線的半功率點，找出其對應(yīng)的f1和f2，分別計算有、無