Теоретическое введение. Цель работы. Изучить основные закономерности свободных затухающих колебаний; изучить вынужденные колебания и явление резонанса.

Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ И ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКА С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ

Цель работы. Изучить основные закономерности свободных затухающих колебаний; изучить вынужденные колебания и явление резонанса.

Приборы и принадлежности. Лабораторная установка «Маятник с одной степенью свободы», набор грузов, секундомер.

Теоретическое введение

Изучение основных закономерностей колебательного движения механической системы с одной степенями свободы будем проводить на примере колебаний маятника, принципиальная схема которого показана на рис. 1. Маятник представляет собой тонкий длинный однородный стержень, шарнирно закрепленный в точке О. На другом конце стержня закреплен груз, масса m которого значительно больше массы стержня. Расстояние от точки подвеса маятника О до центра масс груза С равно l (ОС = l). К стержню в точке В (расстояние ОВ = b) прикреплены две одинаковые цилиндрические пружины, общий коэффициент жесткости которых равен k. Противоположные концы пружин закреплены в точках А₁ и А₂. В равновесном состоянии маятника А₁В = ВА₂ и пружины не деформированы. Если вывести систему из состояния равновесия, отклонив стержень на угол a, а затем отпустить его, то маятник будет совершать колебания в вертикальной плоскости относительно горизонтальной оси, проходящей через точку подвеса О. Состояние такой системы полностью определяется одной координатой – углом aотклонения маятника от положения равновесия, то есть система имеет одну степень свободы.