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1、华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,物理实验中心网站,用波尔共振仪研究受迫振动,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,思考与讨论的问题,研究的内容实验方案选择研究体系进行仪器设置研究的规律物理量的测量结果分析,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,内容提要,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Sc
2、ience and Technology,共振的利弊？,共振利用:日常生活:电磁共振、乐器的共鸣箱医疗技术：核磁共振军事：共振武器生产实践：共振法打桩、激光的产生自燃现象：温室效应,共振危害:雪崩翻船桥梁倒塌机器损坏次声波对人体的伤害,共振现象普遍存在于力学、电磁学、光学及分子、原子物理学等几乎所有物理学领域。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,共振带来的危害,持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎；机器的运转可以因共振而损坏机座；高山上的一声大喊，可引起山顶积雪发生大雪崩；拖拉机驾驶员，风镐、风铲、电锯
3、、镏钉机的操作工，他们与振动源十分接近，在工作时可能会出现人体有关部位的固有频率与振动源的频率产生共振。,如何避免？,为了保障工人的安全与健康，要求用手工操作的各类振动机械的频率必须大于 20Hz。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,共振带来的危害,机器的运转可以因共振而损坏机座。,措施：电动机要安装在水泥浇注的地基上，与大地牢牢相连，或要安装在很重的底盘上，为的是使基础部分的固有频率增加，以增大与电机的振动频率(驱动力频率)之差来防止基础的振动。,华东理工大学物理实验教学中心East China Uni
4、versity of Science and Technology,共振的军事价值,次声武器就是利用频率低于20Hz的次声波与人体发生共振，使共振的器官或部位发生位移和变形而造成人体损伤以至死亡的一种武器。次声波武器按照其发射的频率不同，作用于人体的部位不同，可分为两大类：“神经型”次声波武器“器官型”次声波武器,无声的武器次声武器,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,共振在生活当中的应用,微波炉 食物中水分子的振动频率与微波大致相同，微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，
5、发生共振，将电磁辐射能转化为热能，从而使食物的温度迅速升高。,这是一种极大地提高了加热效率、极为有利于环保的先进技术。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,共振在生活当中的应用,运用音乐治疗一些心理和生理上的疾病:音乐的频率、节奏和有规律的声波振动，是一种物理能量，会直接影响人们的脑电波、心率、呼吸节奏等。当人处在优美悦耳的音乐环境中，可以改善精神系统、心血管系统、内分泌系统和消化系统的功能。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Techno
6、logy,自由振动阻尼振动受迫振动 物体在周期性外力的持续作用下进行的振动,振 动,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,受迫振动,本实验采用摆轮在弹性力矩和电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究其振动特性。,根据转动定理受迫振动方程,电磁阻尼,驱动力,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,方程的通解为：,阻尼项,受迫项,暂态项,稳定项,受迫振动方程与解,华东理工大学物理实验教学中心East China University o
7、f Science and Technology,稳定的振动状态：,幅频特性曲线,位移共振条件,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,稳定的振动状态：,相频特性曲线,当发生共振时,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,实验仪器物理结构与功能,电机转速、振幅、摆轮周期测量：光电门,电磁阻尼,电机,相位差测量：闪光灯、角度读数盘上指示杆。,波耳共振仪由振动仪与电器控制箱两部分组成,华东理工大学物理实验教学中心East China
8、 University of Science and Technology,实验内容,自 由 振 动：,阻 尼 振 动：,受 迫 振 动：,电机转动频率调节器,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,摆轮的振幅与振动周期T的测量,双光电门,测量摆轮振幅与周期：双光电门H、摆轮周边矩形信号码、平衡处长矩形信号码。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,利用频闪法测定相位差,当长凹槽经过光电门时，闪光灯闪烁一次。,相位差测量：闪光
9、灯、角度读数盘上指示杆。,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,研究内容,1.自由振动：测定摆轮振幅不同时的固有频率02.阻尼振动：阻尼系数3.测量幅频特性和相频特性,电机转动频率调节器,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,阻尼系数计算,逐差法:阻尼振动研究中的数据,作图法:受迫振动的幅频特性曲线,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,实验要点,理解实验的物理内涵了解仪器的设计思路掌握物理量的测量方法学会实验点的分布设计实验数据处理,华东理工大学物理实验教学中心East China University of Science and Technology,实验注意事项,切记未加磁力阻尼不可启动电机摆轮摆动稳定(2分钟)时才可打开闪光灯光电门位置不易调节，请不要随意移动实验中领会“先定性观察，后定量测量”的原则合理选择实验范围和实验点,
