Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Исследование упругих колебанийСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Цель работы – ознакомление с характером собственных упругих колебаний, определение модуля Юнга металлов и логарифмического декремента затухания системы. Приборы и принадлежности: лабораторный модуль ЛКМ–3, набор грузов, набор упругих стержней, пружина, нить с крючком, измерительная система ИСМ-1 (секундомер). Введение Установка для исследований упругих колебаний собрана на базе модуля ЛКМ-3 (рисунок). Упругий стержень (балка) 1 закреплен на стойке посредством цилиндрического кронштейна. К концу стержня прикреплен конец нити, перекинутой через блок. К другому концу нити прикреплен груз переменной массы, способный совершать колебания.
Рис. Установка для исследования упругих колебаний на модуле ЛКМ-3
При этом незакрепленный конец стержня колеблется в вертикальной плоскости. В механике простейшими колебательными системами с одной степенью свободы являются пружинные маятники. Период колебаний Т системы, изображенной на рисунке, при малом затухании может быть рассчитан по формуле (1) где m – масса груза, k – коэффициент жесткости балки. Для того чтобы не учитывать массу балки 1 и шкива при измерении жесткости балки, воспользуемся формулой , (2) где m 1 и m 2 – масса грузов, T 1 и T 2 – соответствующие им периоды колебаний. Жесткость балки определяется ее размерами, формой, способом закрепления и модулем упругости (модулем Юнга) Е ее материала. Для круглого стержня имеем (3) где d – диаметр, L –- длина стержня. Порядок выполнения работы Задание I. Определение коэффициента упругости стержня 1. Соберите установку так, как это показано на рисунке. Закрепите на конце стержня 1 нить, перекиньте ее через блок и подвесьте к концу нити груз т. Стержень ориентируют перпендикулярно нити с погрешностью до 10°. 2. Измерьте линейкой 2 расстояние x 1от основания стойки до нижнего края груза.
Таблица 1
3. Измените массу груза на величину Δ m и измерьте новое расстояние х 2 . Рассчитайте коэффициент упругости стержня по формуле (4) и данные занесите в табл. 1. . (4)
4. Проделайте аналогичные измерения для других стержней. Задание II. Определение коэффициента упругости и модуля Юнга стержня методом колебаний 1. Подключите датчик угла поворота блока к разъему № 2 на задней стенке модуля ИСМ–1. Переключатель 10 переведите в положение К2. Переключатель 4 – в положение «:2», переключатель 5 – в положение «цикл», переключатель 8 - в положение «+» или «–», переключатель 9 – в среднее положение. Включите питание модуля. 2. Перекиньте нить через блок и закрепите на конце нити груз т. Поверните блок так, чтобы указатель блока совместился с нулевым делением шкалы, при этом щель диска блока должна находиться в зазоре фотодатчика так, чтобы светился индикатор 3. 3. Слегка нажав на балку, отпустите ее и измерьте период ее колебаний Т 1 с грузом m 1. Измените массу груза и измерьте период колебаний Т 2с грузом т 2. 4. Жесткость стержня рассчитайте по формуле (2), модуль Юнга по формуле (3). Данные занесите в табл. 2. Повторите измерения для других стержней.
Таблица 2
Задание III. Определение логарифмического декремента и коэффициента затухания системы с пружиной
1. Зацепите один конец пружины за крючок у основания стойки. Ко второму концу пружины прикрепите нить, перекиньте ее через блок и подвесьте к другому концу нити груз массой т. Приведите систему в колебательное движение. Измерьте период Т колебания груза. Результат запишите в табл. 3. 2. Отключите датчик угла поворота блока и переведите переключатель 4 в положение «:1». Выводя маятник из положения равновесия, отметьте его начальное отклонение х0. 3. Запустив маятник, измерьте время (с помощью кнопки 6 – «ручн»), в течение которого амплитуда колебаний уменьшится в 2 раза: x(t) = х 0/2. Измерения проведите при разных значениях отклонения х 0 и массах груза т. Результаты измерений запишите в табл. 3. 4. Рассчитайте величину логарифмического декремента затухания по формуле q (5)
5. Рассчитайте коэффициент затухания β по формуле (6) и заполните табл.3. (6)
Таблица 3
Контрольные вопросы 1. Вывод уравнения гармонических колебаний для случая малых горизонтальных колебаний груза на пружине. 2. Запишите законы изменения во времени следующих параметров колебательного движения: смещения из положения равновесия, скорости и ускорения материальной частицы. 3. Как изменяется во времени энергия колеблющейся частицы? Как в этих зависимостях находит отражение закон сохранения полной механической энергии? 4. Вывод уравнения затухающих колебаний. Как соотносятся между собой периоды собственных затухающих и незатухающих колебаний? Почему затухающие колебания материальной частицы не являются гармоническими? 5. Дайте определение коэффициента затухания, логарифмического декремента затухания и добротности колебательной системы. 6. Дайте определение параметров напряженного состояния твердого тела: относительной деформации, модуля Юнга и коэффициента упругости. Сформулируйте закон Гука для твердого тела, находящегося в напряженном состоянии.
Задания для отчета по лабораторной работе
1. К вертикальной проволоке длиной L = 5 м и площадью поперечного сечения S = 2 мм2 подвешен груз массой m = 5,1 кг. В результате проволока удлинилась на x = 0,6 мм. Найти модуль упругости (модуль Юнга) материала проволоки. 2. К стальному стержню длиной L = 3 м и диаметром d = 2 см подвешен груз массой m = 2,5 103 кг. Определить напряжение σ в стержне. Модуль Юнга стали E = 220 ГПа (ГПа – ГигаПаскаль). 3. По условиям предыдущей задачи определить относительное ε и абсолютное удлинение x стержня. 4. Проволока длиной l = 2 м и диаметром d = 1 мм натянута практически горизонтально. Когда к середине проволоки подвесили груз массой m = 1 кг, проволока растянулась настолько, что точка подвеса опустилась на h = 4 см. Определить модуль Юнга E материала проволоки. 5. Тонкий стержень одним концом закреплен, к другому концу приложен момент силы M = 1 кН м. Определить угол φ закручивания стержня, если постоянная кручения C = 120 кН м /рад. 6. Коэффициент линейного теплового расширения стали равен 12 10-6 К-1, модуль Юнга E =220 ГПа (ГигаПаскаль). Какое давление p необходимо приложить к торцам стального цилиндра, чтобы длина его оставалась неизменной при повышении температуры на 100° С. 7. Стальной канат диаметром 9 мм может выдержать вес неподвижной кабины лифта. Какой диаметр должен иметь канат, если кабина лифта может иметь ускорение до 8 g. 8. Насколько вытягивается стержень из железа (модуль Юнга Е =220 ГПа), подвешенный за один конец под действием собственного веса? 9. По условиям предыдущей задачи определить, насколько меняется объем стержня. 10. Какую работу A надо совершить, чтобы растянуть на x = 1 мм стальной стержень (E = 220 ГПа) длиной l = 1 м и площадью поперечного сечения S = 1 см2. 11. Точка совершает колебания с частотой ω и коэффициентом затухания β. Найти амплитуду скорости точки как функцию времени, если в момент t = 0 амплитуда ее смещения равна a 0. 12. По условиям предыдущей задачи найти амплитуду скорости точки как функцию времени, если в момент t = 0 смещение x(0) = 0 и проекция скорости vx = v0. 13. Математический маятник совершает колебания в среде, для которой логарифмический декремент затухания θ0 = 1,5. Каким будет значение θ, если сопротивление среды увеличить в n = 2 раза?
14. По условиям предыдущей задачи определить, во сколько раз следует увеличить сопротивление среды, чтобы колебания стали невозможны? 15. К пружине подвесили груз, и она растянулась на Δ x = 9,8 см. Логарифмический декремент затухания θ = 3,1.С каким периодом будет колебаться груз в вертикальном направлении? 16. Амплитуда затухающих колебаний маятника за время t 1 = 5 мин уменьшилась в два раза. За какое время t 2, считая от начального момента, амплитуда уменьшится в восемь раз? 17. За время t = 8 мин амплитуда затухающих колебаний маятника уменьшилась в три раза. Определить коэффициент затухания β. 18. Логарифмический декремент затухания колебаний маятника равен 0,003. Определить число N полных колебаний, которые должен сделать маятник, чтобы амплитуда уменьшилась в два раза? 19. Амплитуда колебаний маятника длиной l = 1 м за время t = 10 мин уменьшилась в два раза. Определить логарифмический декремент затухания β. 20. Определить период T затухающих колебаний, если период T 0 собственных колебаний системы равен 1 с и логарифмический декремент θ = 0,628.
Приложение I Коэффициенты Стьюдента (при α= 0,95)
Приложение II
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; просмотров: 592; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.154.2 (0.008 с.) |