Описание установки

На передней панели прибора (рис. 3) имеются три клавиши: 1 (сеть) - выключатель сети; 2 (пуск) - запуск счетчика колебаний и секундомера; 3 (стоп) - остановка счетчика колебаний и секундомера.

На стойке 4 подвешен металлический шарик 5. Амплитуду колебания шарика можно измерить по шкале 6.

В работе определяются основные характеристики затухающих колебаний при различных силах сопротивления. Для изменения силы сопротивления плоскость колебания шарика ручкой 7 можно отклонить от вертикального положения на угол g, величину которого можно измерять по шкале 8. При этом шарик, совершающий колебания, начнет кататься по гладкой поверхности плоской панели. В этом случае сила сопротивления складывается из двух сил: силы вязкого трения шарика в воздухе, зависящей от скорости, и постоянной силы трения качения. При этом экспоненциальный закон затухания колебаний не нарушается.

Рис. 3

На передней панели прибора (рис. 3) имеются три клавиши: 1 (сеть) - выключатель сети; 2 (пуск) - запуск счетчика колебаний и секундомера; 3 (стоп) - остановка счетчика колебаний и секундомера.

На стойке 4 подвешен металлический шарик 5. Амплитуду колебания шарика можно измерить по шкале 6.

В работе определяются основные характеристики затухающих колебаний при различных силах сопротивления. Для изменения силы сопротивления плоскость колебания шарика ручкой 7 можно отклонить от вертикального положения на угол g, величину которого можно измерять по шкале 8. При этом шарик, совершающий колебания, начнет кататься по гладкой поверхности плоской панели. В этом случае сила сопротивления складывается из двух сил: силы вязкого трения шарика в воздухе, зависящей от скорости, и постоянной силы трения качения. При этом экспоненциальный закон затухания колебаний не нарушается.

Следует отметить, что при отклонении от вертикали плоскости колебаний на угол g изменяется период колебаний. Это обусловлено изменением квазиупругой силы F₁. В предельном случае, когда угол g = 90, F₁ = -kx =0 и колебания совершаться не будут.

Порядок выполнения работы

1. Включить установку в сеть и проверить работу регистрирующих систем: электронного секундомера и счетчика числа колебаний.

2. Задать начальную амплитуду A₀ . По графику (рис. 4) определить

амплитуду A_τ последнего колебания, при котором начальная амплитуда уменьшится в e раз (A = A₀/e).

3. Отклонить шарик из положения равновесия на A₀ . Определить число колебаний N_e и время t, по истечению которого амплитуда примет значение A_τ.

4. Опыты по пунктам 2 и 3 выполнить по 3 раза для 3-х значений угла наклона плоскости колебания шарика: 10⁰, 20⁰, 30⁰.

5. Вычислить логарифмический декремент затухания и период колебаний

.

6. Вычислить коэффициент затухания и добротность колебательной системы

.

7. Вычислить коэффициент сопротивления

.

Результаты измерения занести в табл. 1.

Таблица 1

g

i

A0

At

Ne

t

di

<d>

Ti

<T>

bi

<b>

Qi

<Q>

ri

<r>

1

2

3

1

2

3

1

2

3

8. Проанализировать изменение коэффициентов b и r, а также периода колебаний T в зависимости от угла наклона g плоскости колебаний.