两种研究复摆特性实验的误差分析

本文以石河子大学理学院力学实验室为例,介绍了利用FB210C型复摆实验仪和钢板刀架复摆装置研究复摆特性的详细过程,并对两种测定结果进行对比和分析,讨论了两种实验装置的数据处理及不确定度的评定方法,分析了测量过程中的误差来源及减小误差的方法。     

利用双游标式复摆测定重力加速度g

通过对双游标式复摆的实验装置的研制，极大地提高了测量重力加速度的精度，使有效数字达到４—５位。     

基于编码器的复摆设计与实验研究

针对复摆实验,设计了一种基于编码器的复摆实验装置。该装置将摆锤和多孔摆结合起来,可以采用多种方式对重力加速度、转动惯量进行求解,并验证了刚体的平行轴定理。在实验过程中,采用Matlab进行最小二乘法线性拟合,创新性地完成了对重力加速度的求解和平行轴定理的验证。实验结果表明,相比于传统的复摆,该装置更为简便,精度更高。     

简易复摆和平行轴定理演示仪的研制

研制了一种简易的课堂使用的演示仪,通过数值模拟研究了复摆的运动特性,理论和演示实验的结果相互吻合.该演示仪可以演示平行轴定理和复摆的运动特性.     

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.     

大学物理实验的简化与深化

以复摆实验、地磁实验和衍射光栅实验为例,说明在大学物理实验中,通过提供简单的实验器材,就可以将实验内容延伸扩展,将原来内容单一的实验扩展为多层次、多目的的实验项目,实现大学物理实验的简化与深化.     

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:     

复摆运动状态的研究

从复摆的运动方程出发,利用计算机对其各种运动情况进行模拟,研究复摆从周期运动转化到混沌运动的过程,深化复摆实验内容,拓宽复摆实验的研究空间．     

空气阻力对复摆振动周期的影响

采用2种空气阻力模型,推导出考虑空气阻力时复摆振动周期的表达式.将理论结果与实验测量相结合,分析比较2种情况下空气阻力对复摆周期的影响.     

摆杆和摆杆座质量对复摆实验的影响

通过理论分析证明复摆实验装置中摆杆和摆杆座质量对实验的影响,指出在摆杆和摆杆座的质量不能忽略的情况下,由摆杆、摆杆座和摆锤组成的刚体并非固定刚体。针对现有的刚体系统重新设计实验方案,推导出利用该装置测量重力加速度的理论公式,实验结果证明该方案切实可行。     

用扭摆法测定物体转动惯量

本文简要地介绍了我校工科物理实验引进德国实验设备，用扭摆测定物体转动惯量的仪器装置和方法     

The cubic period-distance relation for the Kate reversible pendulum

We describe the correct cubic relation between the mass configuration of a Kater reversible pendulum and its period of oscillation. From an analysis of its solutions we conclude that there could be as many as three distinct mass configurations for which the periods of small oscillations about the two pivots of the pendulum have the same value. We also discuss a real compound Kater pendulum that realizes this property.     

单摆周期有上限吗

讨论了单摆作微小振动时的周期与摆长的关系,给出了单摆作微小振动时周期的上限,并与几种常见的力学现象进行了比较。     

单摆测重力加速度实验的改进

在单摆测重力加速度实验中,很难对摆长进行非常精确的测量,在较好的测量条件下其测量精度一般也只能达到毫米量级,所测得重力加速度的相对误差一般在1％左右.针对这一问题,本文通过对单摆实验装置进行改进,利用与摆线连接在一起的游标卡尺精确测量摆长的改变量而不直接测量单摆摆长,可将测量精度提高到0.02毫米.同时利用光电门测量摆...     

盒式方便收放单摆

介绍一种盒式方便收放单摆,内装卷式弹簧和摆绳,收放盒被固定在单摆支架立柱上端,前端开有缺口的摆绳悬挂板处于立柱上部,摆绳自收放盒拉出后陷入摆绳悬挂板前端的缺口中,摆球被连接于摆绳下端,它能使摆绳的收放如同使用钢卷尺一样方便自如,从而既为学生节省了大量无谓的调节时间,又使摆绳长度的测量更准确．该项目已申请国家发明专利（申请号：2006100221584）．     

微幅摆重力加速度仪的设计

微幅摆重力加速度仪采用容栅尺位移传感器测量摆长变化量,提高了测量精度,避免了摆球尺寸及重心偏移量的影响,微摆幅设计与高精度的计时装置,能使该仪器更准确地测量单摆的摆动周期,提高重力加速度的测量精度.     

摆球运动的仿真设计

物体的摆动是自然界最基本的运动形式之一,同时也是力学课程中的基础内容之一.在牛顿力学与拉格朗日力学原理指导下本文利用数学软件Maple强大的计算与图形制作功能对大角度单摆、双摆、有阻力情况下的傅科摆运动问题进行了分析计算,并制作其运动的仿真动画,以精确、生动、形象的动画反映摆球运动的物理规律,实现了可视化教学的目的.     

可变摆长测重力加速度仪

本文介绍了一种利用摆长差测量g值的方法。通过摆长差的变化可测得很多组数据，使实验内容进一步扩展和深化。     

转子耦合摆系统的同步行为理论研究

转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备.但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度.基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理模型.利用庞加莱法研究转子耦合摆系统的同步问题,进一步揭示了该类系统同步现象的本质机理.首先运用拉格朗日方程建立了转子同向和反向旋转的系统动力方程,随后将系统动力方程转换为无量纲方程.然后利用拉普拉斯法对无量纲方程解耦,计算出了系统各个自由度的近似稳态响应解.继而采用庞加莱法导出了系统实现同步的平衡方程和稳定准则.只有系统的物理参数同时满足系统同步平衡方程和稳定准则时,系统才能实现稳定的同步行为.通过理论研究发现,系统的同步行为主要受弹簧刚度、摆杆安装倾角和转子旋转方向的影响.同时系统同步"临界点"会造成相位差角无解,导致系统动态特性表现为混沌.最后,使用计算机模拟验证了理论计算的正确性,两者的结果相符.