Задание 3. Исследование вынужденных колебаний

1. Получив разрешение преподавателя или лаборанта, включите установку в сеть напряжением 220 В.

2. Включите тумблер «ВКЛ. ДВИГАТЕЛЯ», при этом на лицевой панели блока должна загореться сигнальная лампочка.

3. Плавно вращая ручку «ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ» установите минимально возможную частоту вращения электродвигателя.

4. Увеличивая с небольшими интервалами частоту вращения электродвигателя, найдите приблизительно положение ручки «ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ» при котором амплитуда колебаний маятника достигает наибольшей величины, то есть наблюдается резонанс. Это положение примерно поделит весь диапазон измерений на две части: дорезонансную область низких частот и послерезонансную область высоких частот. Убедитесь, что при дальнейшем увеличении частоты в области высоких частот амплитуда колебаний маятника убывает.

Примечание. Каждый раз после изменения частоты вращения электродвигателя необходимо выжидать примерно 1 минуту для того, чтобы завершился переходный режим и колебания маятников стали установившимися, то есть частота колебаний W маятников совпала с частотой внешней силы.

4. Установите такую минимальную частоту вращения электродвигателя, чтобы маятник совершал установившиеся колебания с небольшой амплитудой. По секундомеру измерьте время t, за которое маятник совершит n = 10 колебаний. Измерьте амплитуду a_m колебаний маятника при заданной частоте, визуально фиксируя угол отклонения по шкале 14. Результаты измерений запишите в таблицу 3.

5. Проведите измерения времени t и амплитуды a_m колебаний при 10-ти различных значениях частоты вращения электродвигателя (примерно поровну в области низких и области высоких частот), последовательно увеличивая частоту до максимального значения. Результаты измерений запишите в таблицу 4.

6. Проведите измерения времени t и амплитуды a_m колебаний при 10-ти различных значениях частоты вращения электродвигателя (примерно поровну в области низких и области высоких частот), последовательно уменьшая частоту до минимального значения. Результаты измерений запишите в таблицу 4.

Примечание. В результате нестрогой гармоничности вынуждающей силы и нелинейности самого маятника вблизи резонанса и при малом затухании наблюдаются явления похожие на биения. При этом на заданной частоте амплитуда не постоянна, а плавно нарастает, затем плавно убывает, опять нарастает и т.д. В этом случае за амплитуду установившегося колебания рекомендуется принять максимальное из наблюдаемых значений амплитуды.

ВНИМАНИЕ. Если отклонения маятника при резонансе превысят 30^о, то во избежание разрушения установки остановите маятник, запишите в таблицу a_m, = 30 ^o, и продолжайте измерения на следующей частоте.