Еріксіз тербелістер. Резонанс

Егер денеге сыртқы периодты күш әсер етсе, онда дене осы күш жиілігімен тербелетін болады. Бұндайда тербеліс амплитудасы уақытқа, дене тербелісінің меншікті жиілігіне, өшу коэффициентіне және мәжбүр етуші күш жиілігіне F_ocos wt тәуелді. Уақыттың бастапқы мезетінде амплитуда шамасына меншікті жиілік ықпал етеді– тербеліс амплитудасының периодты өзгеруі, яғни соғу пайда болады. Тек белгілі бір уақыт өткен соң

тербеліс амплитудасы орнығады.

Меншікті жиілік пен мәжбүр етуші күш жиілігі сәйкес келгенде тербеліс амплитудасы күрт өседі. Жиіліктер сәйкес келгендегі амплитуданың өсуі резонанс деп аталады. Резонанс кезіндегі тербеліс амплитудасының шектелуі екі себеппен анықталады: кедергі күшінің болуы (өшу коэффициенті) және меншікті жиілік пен мәжбүр етуші күш жиілігінің арасындағы айырмаға әкелдіретін амплитуданың жиілікке тәуелділігі.

1. Электродвигатель стержені және фотоэлемент скобасы арқылы өтетін маятникті байланыстырушы серіппені маятниктің іліну нүктесінен l_n=1.5 см қашықтыққа бекітіңіз. Өлшеулерді 3-5 рет қайталап, маятниктің меншікті тербелістерінің дөңгелектік жиілігінің орташа мәнін табыңыз.

Өшу коэффициентін өлшеңіз. Ол үшін маятникті 4-5^о ауытқытып, қоя беріңіз де, тербеліс амплитудасының 1,5 есе азаятын уақытын өлшеңіз. Амплитуданы анықтау үшін екінші маятникті қолданыңыз. Ол үшін оны бірінші маятникпен екі жаққа қарай ауытқу максимумын сәйкес келгенге дейін ауытқыту керек. «Сброс» бастырмасын басыңыз. Екінші маятникті 1,5 есе аз бұрышқа келтіріңіз де, бірінші маятник осындай ауытқуға жеткенде «Стоп» бастырмасын басыңыз. Өлшеулерді 5-6 рет қайталаңыз да:

шартымен өшу коэффициентінің орташа мәнін табыңыз.

3. Айналыс жылдамдығының минималь мәнінде двигателді қосыңыз. Тербелістің орнығуы үшін 2 минут күтіп, тербеліс периодын өлшеңіз. Маятниктің еріксіз тербелісінің жиілігі мен мәжбүр етуші күш жиілігінің сәйкес келуін тербеліс фазаларының сәйкес келуінен байқауға болады – стержень мен маятник максимум арқылы бір мезгілде өтеді. Тербеліс амплитудасын (градуспен) өлшеңіз.

4. Двигательдің айналу жылдамдығын арттыра отырып, тербеліс жиілігі мен амплитудасын өлшеңіз. Нәтижелерін кестеге толтырыңыз.

T_c

А₀

Амплитуданың жиілікке тәуелділік графигін сызыңыз.

Жаттығу №3

Байланысқан маятниктер

Егер бір-бірімен серіппе арқылы байланысқан екі маятниктен құралған жүйе берілсе, онда маятниктер тербелістерін сипаттау үшін әр маятниктің ауытқу бұрыштары үшін теңдеулер жүйесін енгізу қажет. Шешуі маятниктер арасындағы энергия алмасуға (соғуларға) әкеледі. Энергия беру екі жағдайда жүрмейді.

а) маятниктер w₁ жиілікпен бірдей фазада тербелгенде;

ә) маятниктер w₂ жиілікпен қарама-қарсы фазада W₁ тербелгенде.

w₁ және w₂ жиіліктері нормаль тербелістер деп аталады. Жалпы жағдайда тербелістер төмендегі заңдылықпен жүреді:

1 маятник

2 маятник

мұндағы - маятник тербелісінің жиіліктері,

- соғу жиілігі- бір маятниктен екінші маятникке энергия беру жиілігі.

9. Маятниктерді электродвигатель стерженінен ағытыңыз. Маятниктерді байланыстырушы серіппені іліну нүктесінен 5 см қашықтыққа орнатыңыз. Екі маятникті 10⁰ бір жаққа ауытқытып, қоя беріңіз де, тербеліс периодын өлшеңіз. Өлшеуді 3-4 рет қайталаңыз. Маятниктерді қарама-қарсы жаққа 10⁰ ауытқытып, өлшеуді қайталаңыз. Өлшеулерді 3-4 рет қайталап жасаңыз.

10. Серіппенің бекітілу нүктесін 25 см-ге жылжыта отырып, тербеліс периодын маятник ұзындығы бойымен 35 см-ге дейін фазада және қарама-қарсы фазада тербелген жағдайлары үшін өлшеңіз.

11. Маятниктердің біреуін 10⁰- қа ауытқытып, тербеліс периодын және әр келесі өткен нүкте үшін соғу периодын өлшеңіз. Олардың соғу периодын өлшеу үшін маятниктердің біреуінің тоқтаған мезетінде “Сброс” бастырмасын басыңыз. “Стоп” бастырмасын келесі тоқтаған мезетте басыңыз.

12. Нәтижелерді кестеге жазыңыз.

l
Tсин.ф
Тқарс.ф.
1син.ф
2син.ф
Tтер
Тбиен
тер
биен