自制单摆振动图像描绘实验仪

为获得简谐运动的清晰图像,自制了单摆振动图像描绘实验仪.实验将带有放电针的单摆与高压脉冲的电极相连,在单摆下方放置一匀速运动的纸带,当单摆振动时,由尖端放电原理可知,在纸带上将描绘出单摆振动的图像.     

单摆的振动图像演示装置

用电火花计时器作单摆的高压电源,使单摆的针尖和铜片间产生火花放电,并且在单放机带动而做匀速直线运动的纸带上产生放电点迹,形成单摆的振动图像.根据振动图像探究单摆的振动周期与振幅、摆长和摆的质量是否有关.     

基于LabVIEW的单摆振动图像的探究实验

针对传统实验的不足,结合数据采集和虚拟仪器测量技术,开发了基于LabVIEW的单摆振动图像的探究实验装置,实现了单摆振动图像的绘制、单摆周期的测量和当地重力加速度的计算,直观地展示了单摆振动图像,提高了可视化效果和测量精度,降低操作难度,并将单摆振动图像演示实验和用单摆测定重力加速度实验进行了整合,提高了测量效率.     

单摆周期的数值计算

单摆在小振幅情况下可近似看作简谐振动,根据其振动的微分方程,可以直接获得单摆振动的周期.本文用数值方法,计算了一般情况下单摆的振动周期,并与小振幅近似的结果作了比较.     

磁单摆的系列振动演示实验

磁单摆的系列振动演示实验复旦大学物理系刘贵兴，童培雄单摆振动与弹簧振子的振动一样，都是属于典型的简谐振动．以往演示单摆振动的实验内容较少．为了弥补这方面的不足，本文介绍用一只由铝镍钻制成的强磁性的圆柱形磁钢作为普通单摆的摆锤（我们称其为磁单摆，以下简...     

对"等效重力加速度"的质疑

单摆做简谐运动时，其振动周期T=2π√l/g.其中l、g分别为单摆摆长和单摆所处位置的重力加速度．在高中总复习阶段复习单摆时，很多教师经常会为学生讲解或布置诸如单摆放在固定光滑斜面上、竖直或水平加速的装置中、匀强电场或匀强磁场中等一些变形题目，来求解上述新情景下单摆的振动周期，以加深学生对单摆振动规律的认识，并培养学生的知识迁移能力．然而，有很多复习参考书为学生提供了一种解答方法，即在求解上述新情景下单摆的振动周期时，只需用新情景下的等效重力加速度g’代替原来单摆周期公式中的重力     

单摆周期公式的来源和推导

本文介绍了单摆周期公式发现的历史,并提供了一种较简单的、接近惠更斯时代知识背景的推导方法. 一 问题的缘起 我们在上《单摆》这一节课,讲到《单摆振动的周期》这部分时,一般用实验演示单摆振动的周期与振幅、摆长、摆球的质量、重力加速度的关系.     

单摆振动实验数字化演示的定量分析

单摆振动实验的数字化传输和演示是实验教学中的一个值得讨论的基本问题．当前单摆振动实验的研究以定性建立理论模型为主，只能得到单摆振动的示意图像，且实验效果不好．本文针对当前的单摆振动实验进行改进，并通过定量计算，给出较精确的实验设计要求，得到了很好的实验效果，为该实验提供完善的理论依据和技术指导．除此之外，本文提出的实验方案不仅适用于单摆的简谐振动还适用于各种阻尼振动。     

双单摆、双弹簧振子振动示波

利用示波器演示机械振动,方法简单,效果也比较好。吉林大学物理系根据文献制做了一个单摆振动示波装置。我们在此基础上又做了一些改进,将一个单摆改为双单摆,并加进双弹簧振子,使得整个装置可以将振动的有关內容(除参考圆外)全部演示出来。原理单摆与弹簧振子示波的原理是相同的,我们以单摆示波为例。实验的基本原理如图1所示。用两个同样的单摆装置,可同时演示出两个谐振动以及它们的振动合成。实际电路如图     

利用机械能守恒求解非惯性系单摆的振动周期

由于不同的非惯性系具有不同的加速度,导致单摆在不同的非惯性系中具有不同的振动周期,所以有必要掌握非惯性系下单摆振动周期的计算.基本的计算方法是利用非惯性系动力学方程,结合受力分析求解,但这种方法既要考虑惯性力,又需要进行力的分解,比较麻烦.本文通过引入惯性力势能,给出非惯性系机械能守恒定律,并利用机械能守恒定律对处于特定非惯性系中的单摆周期进行分析计算,得出非惯性系中单摆的振动周期不仅与单摆自身属性有关,而且与非惯性系的运动加速度或角速度有关的结论.     

弹簧摆内共振现象的实验研究

用视频摄像和计算机技术从实验上研究了弹簧摆的内共振现象。从系统的势能出发，讨论了弹簧摆的运动规律。通过实时记录摆球的位置，得了不同初始条件下，弹簧摆振动的位移曲线、能量曲线和摆球运动的轨迹。实验结果展示了理论与实验的一致性。     

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。     

The effective damping approach to design a dynamic vibration absorber using Coriolis force

In this paper, the vibration reduction of a pendulum structure with dynamic vibration absorber (DVA) using Coriolis force is investigated. When the pendulum structure is subjected to a single harmonic excitation, the effective damping of Coriolis force is used with the second-order approximations to obtain the closed forms of optimal parameters of the DVA. The closed forms obtained show that the natural frequency of the absorber should be tuned to twice that of the pendulum. The closed forms of optimal parameters are verified by numerical optimization. The modified forms of optimal parameters are proposed to be used in case of general excitation. Base on this modified form, the design procedure is demonstrated by the numerical calculation of the free vibration and wind-induced vibration of a ropeway gondola.     

复摆的振动分析

研究复摆的非线性振动，从能量和摆角两个方面来分析它们对复摆运动的影响，用第一类完全椭圆积分求出了复摆振动的解和周期，对非线性特征进行了分析。     

一种采用双换能器和摆式结构的宽频振动能量采集器

针对悬臂梁振动能量采集器在大振幅振动下梁容易断裂的缺点,本文提出了一种基于摆式结构的具有宽频和倍频特性的振动能量采集器,该采集器由两个Terfenol-D/PMN-PT/Terfenol-D磁电换能器和嵌有六个磁铁的旋转摆构成.文中建立了摆式结构的摆动方程,分析了采集器的频率响应特性以及谐振时的机-磁-电转换特性,并对采集器输出电压波形进行了频谱分析.理论和实验研究表明:该采集器具有宽频和倍频特性,采集器样机在1 g(1 g=9.8 m/s~2)有效值加速度振动下,向下扫频时的半功率带宽达到4.8 Hz,且能在f=16.9 Hz的振动下获得3.569 mW的负载功率.利用双换能器以及采集器的倍频和宽频特性,能有效地提高低频时采集器的输出功率.     

Non-linear vibrations of a harmonically excited autoparametric system

Harmonic forced vibration of a spring-mass-damper system with a parametrically excited pendulum hinged to the mass is investigated. Two types of restoring forces on the pendulum are considered. The method of harmonic balance is used to evaluate the system response. The results are also verified by numerical integration. Non-periodic system responses are possible if the excitation parameter is large. The performance of the pendulum as an absorber is also studied.     

单摆系统的振动研究

通过求解变张力弦振动微分方程的边值问题,给出摆线与摆球的质量比为任意值时单摆系统运动的一般解和本征频率满足的方程.利用该方程求得高精度的单摆系统周期数值解,特别是拟合出单摆系统作基频振动时一个范围大、精度高的周期近似公式.同时将理论与实验进行比较,结果二者相符.     

用改进的单摆实验系统与Spss标定重力加速度

对传统的单摆实验系统进行改进及调试,用电磁铁控制摆球起始状态的一致性,调节光电门至摆球所处最低平衡位置的正下端,用记时记数测速仪精准测定摆球振动的周期。通过对测量原理、不确定度的分析,引入Spss的曲线估计功能分析实验数据,得出实验系统的有效摆长复合量与摆球振动周期平方的定标曲线,并验证出有效摆长复合量与摆球振动周期的平方存在线性关系,由此标定出重力加速度,并用置信概率为95%的不确定度,对测量数据及其实验结果进行合理的分析和估算,最终得出较为合理的实验结果。     

单摆振动实时演示仪的制作与使用

设计一新型＂单摆振动实时演示仪＂,并定性说明＂单摆＂的周期与摆长和重力加速度的关系。