音叉受迫振动规律及计算机实时测量

对音叉作受迫振动的规律及音叉振动周期与双臂质量的关系进行了研究,自制了新型的音叉受迫振动与共振实验仪,该仪器不仅可以手工调节做实验,而且可以实现计算机实时测量.     

用频谱分析法研究弦振动实验

用频谱分析法,通过计算机实测实验研究弦的线性自由振动和线性受迫振动规律,得到了弦振动的基频和谐频的量值关系,与理论计算结果一致.该实验方法有利于加深学生对机械振动和机械波理论的深入理解,以及掌握用频谱分析法测量物体振动频谱的方法.     

加配重复摆振动周期变化规律的研究

通过理论分析和实验测量,研究加配重对复摆振动周期的影响,给出在加配重状态下复摆振动周期随回转轴位置变化的规律．     

视频分析软件Tracker在复摆实验中的应用

利用视频分析软件Tracker的自动追踪功能,有效地追踪复摆的振动轨迹,描绘出振动的位移-时间曲线,拟合后得到角速度,并计算出振动周期,进而用等效摆长法和直线拟合法计算出重力加速度.     

利用蜂鸣片受迫振动测液体黏度

用信号发生器驱动蜂鸣片在真空泵油中产生受迫振动,通过测量液体中振动物体的谐振频率求得液体阻尼系数,进而确定了液体黏度.     

基于Mathematica数学软件的玻尔共振实验综合研究

对单自由度线性机械振动的研究常采用玻尔共振仪进行测量与分析,但结合该仪器进行受迫振动过程模拟仿真的研究还较少.本论文采用Mathematica数学软件编写相关仿真程序,对玻尔共振仪受迫振动的幅频特性、相频特性进行数值模拟与解析模拟,并将模拟结果与实验结果进行精度分析,从而对数值模拟和解析模拟两种仿真算法进行优劣分析.此外还使用Mathematica数学软件突破玻尔共振仪的现有实验条件功能局限,通过建立整个振动动力学过程的相图、频谱曲线等,从而可以更为深入地研究机械振动规律,拓展Mathematica数学软件在实验分析中的应用范围.     

利用智能手机测定重力加速度

在复摆实验中,利用智能手机中的角速度传感器和SensorKinetics软件,通过绘制复摆振动时的"角速度-时间"图像计算振动周期,进而测定当地重力加速度.     

复摆测g实验的分析

在复摆测定重力加速度g的实验中,要利用式g=4π~2 L/T~2计算g的数值。L是等值摆长,T是振动周期,必须调节摆锤B的位置,使复摆正挂的周期T_1曲线与复摆倒挂的周期T_2曲线能够相交。实验中采用“逼近法”寻找T_1曲线与T_2曲线能够相交时摆锤B的合适位置,这是不容易的。而且即使T_1曲线与T_2曲线能够相交,还存在着什么时候实验的精确度更高的问题。本文针对以上问题进行理论上的推导分析,得到一些对复摆实验中复摆的设计和实验有用的结果。在摆角较小时复摆的振动周期:     

利用智能手机磁传感器测重力加速度

利用智能手机中的磁传感器和Sensor Kinetics软件研究磁性复摆的运动情况,通过绘制复摆振动时"磁场强度-时间"图像计算振动周期,从而计算出当地的重力加速度。     

垂直振动激发下颗粒物质的能量耗散

本文对垂直振动激发下的铜和玻璃珠两种密集颗粒样品,通过实时测量样品盒的加速度和振台对它的作用力,研究了样品的平均耗散功率.实验发现该耗散功率在给定振动强度下随振动频率的变化曲线是一个峰值在几十赫兹的宽峰结构,在给定频率下随强度的变化具有幂率规律,其幂值小于简谐受迫振动模型的幂值2.这些结果将有助于研究测定颗粒流体和气体的迁移系数,以及它们在不同运动模式下的能耗差异.     

悬垂液滴受迫振动的数值模拟与实验研究

利用有限元法进行数值模拟,研究了悬垂在针尖上的液滴在二阶模态下的振动情况.结果表明,悬垂液滴的固有振动频率与失重下自由液滴的固有振动频率间存在线性关系,该线性关系与液体的表面张力系数、液体的密度和针直径有关,与液体的黏度和"表面张力系数密度之比"无关;在声场的激励下,液滴的位移共振曲线与受迫振动的标准速度共振曲线在形状上一致,并且阻尼系数与黏度、表面张力系数、针直径呈正相关,而与密度、"表面张力系数与密度之比"呈负相关.最后以水为例将模拟结果与实验数据做了对比,两者符合得很好.     

基于科学实验室系统的受迫振动特性研究

科学实验室系统是由美国PASCO公司研制的计算机实时测量系列实验设备,其特点是利用不同类型的传感器实现对多种物理量的量化测量与分析.本文利用PASCO系统和转动传感器记录了波尔共振实验仪摆轮的实时运动状态,得出阻尼系数β值以及幅频特性和相频特性曲线,并观测受迫振动中的耦合过程.     

音叉受迫振动的干涉测量

通过干涉测量法得到音叉振动的幅频特性曲线,同时测量位移振幅和速度振幅.实验中使用高品质因子音叉,激励信号的电压也降到了mV量级,既可以让音叉经过较长时间消除暂态过程,又可以减缓音叉由于长时间激励所带来的升温现象.使用干涉测量法测量音叉受迫振动振幅,并给出2种数据处理方式.该方法具有驱动功率小,测量精度高,直接测量位移量,同时测量两方面信号的优点.     

基于竖直平面圆弧轨道的阻尼因数测量

利用圆柱体在自制圆弧轨道上的弱阻尼运动测量阻尼因数.通过Tracker视频分析软件对阻尼运动视频进行分析,得到运动曲线,并利用Origin软件对运动曲线进行拟合,根据拟合曲线方程得到阻尼因数的测量值.本实验可对阻尼因数的测量提供参考.     

波耳共振仪数据可视化与精确化探究

通过光电编码器对波耳共振仪的数据进行可视化与精确化处理,设计相应的机械结构安装光电编码器,编写STM32单片机程序,间隔10ms读取编码器信息,并将摆轮的信息实时呈现在计算机上.对所采集的大量数据进行处理,可得角位移-时间曲线、角速度-时间曲线和振动相图.利用改进后的仪器可探究自由振动、阻尼振动、受迫振动的运动规律并观察上述物理运动中的混沌现象.     

利用Tracker软件分析气垫导轨上弹簧振子的阻尼振动

利用Tracker视频软件的自动追踪功能,有效地跟踪气垫导轨上弹簧振子的阻尼振动,实时描绘出振动的位移-时间曲线,利用软件自带的功能拟合出振动曲线方程和包络线方程,计算出该气垫导轨的阻尼常数,并由坐标转换功能得到运动的相图.     

线性回归法和Matlab在复摆测重力加速度实验中的应用

利用复摆测量重力加速度,验证复摆周期存在极小值. 通过最小二乘法分别处理复摆质量对称分布和非对称分布情况下的实验数据,并用Matlab数学软件辅助公式证明和计算过程.     

受迫振动与共振实验的创新设计

利用变频器、同步电动机和磁性书写板来改进受迫振动与共振演示实验装置.本装置可以用来定量演示受迫振动,还可以用来研究共振的发生条件及描绘共振曲线.     

干涉法测量音叉振动

采用干涉法对音叉受迫振动的位移振幅、速度振幅以及音叉振动与外加周期性驱动力的相频关系做了测量与探究.实验结果表明,位移共振频率与速度共振频率近似相等;音叉达到共振时,音叉振动与外加周期性驱动力存在π/2的相位差.利用干涉的方法可对音叉受迫振动的位移振幅、速度振幅以及音叉振动与外加周期性驱动力的相频关系同时进行研究,并且可观测到调节信号源频率至共振频率过程中相位差的改变,以及达到共振时施加外在扰动后相位差偏离π/2而后恢复的过程.     

受迫振动法研究压强变化对气体阻尼系数的影响

采用弹性摆受迫振动时幅频特性对阻尼的依赖关系为依据,借助非接触电磁激振装置和（AX1001）单片机,通过测量所得的幅频特性曲线算出相应的阻尼系数。在密闭的环境下,改变空气的压强得到相应数值下的空气阻尼系数,最终,给出空气阻尼系数与压强之间的关系。