Реферат : Явление резонанса 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Физика


Явление резонанса




Демонстрация затухающих и вынужденных

механических колебаний.

При изучении механического резонанса в курсе общей физики используются демонстрационные опыты, суть которых состоит, как правило, в наблюдении вынужденных колебаний пружинного маят-ника. Однако, получить устойчивые колебания такого маятника в ин-тересующем интервале частот довольно трудно. Не удается, в частнос-ти, достаточно четко показать изменение фазовых соотношений меж-ду вынуждающей силой и смещением маятника при прохождении че-рез резонанс.

Для демонстрации свойств механической колебательной систе-мы можно использовать несложную установку (рис 2). Упругая сталь-ная линейка 1 зажата на одном конце в держателе 2. На другом конце линейки приклеен небольшой керамический магнит 3. Вынужденные колебания свободного конца линейки возбуждаются с помощью элек-тромагнита 4, подключенного к генератору звуковой частоты 5. Ин-дикация колебаний линейки осуществляется с помощью пучка лазер-ного излучения, который отражается от зеркальца 7, приклеенного к линейке. Для сравнения фазы колебаний с фазой вынуждающей силы в установке производится сканирование лазерного пучка в горизон-тальной плоскости с частотой и фазой вынуждающей силы. Это ска-нирование осуществляется с помощью специального дефлектора. От-ражающее зеркальце 8 в нем приклеено эластичным клеем через лег-кие деревянные брусочки с одного конца к неподвижному ободу диф-фузора электродинамического громкоговорителя 9, а с другого - не-посредственно к диффузору. При подключении громкоговорителя к генератору последовательно с катушкой электромагнита колебания диффузора, происходящие с частотой и фазой вынуждающей силы, преобразуются в гармонические повороты зеркальца 8. Пучок света последовательно отражается от зеркал 7 и 8 и падает на удаленный экран с вертикальной шкалой. Колебания линейки вызывают движе-ние светового пятна на экране по вертикали, повороты зеркальца 8 - по горизонтали. В результате на экране образуется эллипс, ориента-ция осей которого зависит от соотношения фаз в колебаниях линейки и вынуждающей силы. Затухание в колебательной системе регулируе-тся погружением штырька 10, приклеенного к линейке, в кювету 11 с водой.

Демонстрационный эксперимент начинается с показа резонанс-ных свойств колебательной системы. Перестройкой генератора изме-няется частота вынуждающей силы; на некоторой частоте p ампли-туда колебаний резко возрастает. Ширина резонансной линии опре-деляется как разность между частотами 1 > p и2p , при кото-рых амплитуда колебаний составляет 0.7 от максимальной. Перехо-дные процессы нарастания и затухания колебаний в системе наблюда-ются при замыкании и размыкании цепи электромагнита. При этом обнаруживается зависимость характера процесса установления коле-баний от частоты вынуждающей силы. Если  совпадает с резонанс-ной частотой (близкой при малом трении к частоте собственных коле-баний), то наблюдается монотонный во времени переходный процесс. Если же  соответствует склону резонансной линии, то суперпозиция собственных и вынужденных колебаний приводит к переходному процессу, который графически описан на графике 1.

Затем погружением штырька 10 в воду снижается добротность колебательной системы. Показывается, что это приводит к снижению резонансной частоты, уменьшению амплитуды колебаний и ушире-нию резонансной линии. При демонстрации переходных процессов обращается внимание на то, что при возрастании сопротивления сре-ды не только затухание, но и нарастание колебаний в системе проис-ходят быстрее.

Для исследования фазовых соотношений между вынуждающей силой и деформацией линейки в цепь генератора последовательно с катушкой электромагнита включается громкоговоритель 9. В этом случае луч лазера совершает дополнительные колебания в горизон-тальной плоскости с частотой и фазой вынуждающей силы. При нас-тройке на резонанс световое пятно на экране описывает эллипс. Одна его ось расположена горизонтально, другая - вертикально. Это соот-ветствует разности фаз  между вынуждающей силой и смещением, равной/2. При снижении частоты колебаний в пределах резонанс-ной линии ось эллипса отклоняется от вертикали, что соответствует 0 < </2. С ростом частоты ось эллипса отклоняется от вертикали в другую сторону:  /2< <.

Заключение.

Вынужденные колебания и резонанс широко используются в технике, особенно в акустике, электротехнике, радиотехнике и других областях. Явление резонанса используется в тех случаях, когда из большого набора колебаний разной частоты хотят выделить колеба­ния вполне определенной частоты. Резонанс используется и при измерении очень слабых периодически повторяющихся величин.

Однако в ряде случаев резонанс - нежелательное явление, так как может привести к большим деформациям и разрушению конструк­ций. Резонанс приходится учитывать при конструировании машин и различных сооружений.

Вращающиеся части машин, валы двигателей самолетов и кораблей невозможно абсолютно точно уравновесить. В результате они испытывают переменную нагрузку, совершая вынужденные колебания и вызывая вынужденные колебания всей системы (например, самолета). Различные части системы или система в целом могут прийти в резонанс с вынуждающей силой, что может привести к их разрушению или повреждению. Поэтому инженеры должны так конструировать ту или иную установку, чтобы не возникало резких резонансных явлений ни во всей установке, ни в ее отдельных частях.

Литература.

1. Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.,физматгиз,1963.

2. Александров Н.В. и Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика.

-М., “Просвещение”, 1978.

3. Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики: Механика. -М.,

“Просвещение”, 1987.

4. Преподавание физики в высшей школе. Сборник научных трудов.

N1. -М., изд. МПГТУ. 1994.

Похожие работы:

  • Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

    Реферат >> Физика
    ... частотой. В этом случае говорят о явлении резонанса. Аналогичное явление резонанса должно наблюдаться, когда направление поля ... э.д.с. Т.о., рассмотренная здесь классическая модель резонанса, объясняя суть явления, указывает и на экспериментальное его ...
  • Использование графического метода при изучении электрического резонанса в курсе физики средней школы

    Статья >> Математика
    ... какому типу относится это явление - резонансу тока или резонансу напряжения, необходимо в дальнейшем ... делают следующие выводы для явления электрического резонанса для цепи с ... научном уровне такое сложное явление как резонанс напряжений в электрической цепи ...
  • Кольцевой орбитальный резонанс

    Реферат >> Математика
    ... что в Солнечной системе наблюдается явление резонанса волн биений, приводящее к тому ... т.е. имеет место своеобразный резонанс, названный нами «кольцевым резонансом» (см. табл. 3). ... планет находятся в резонансе, а числовые коэфициенты резонансов на 85% состоят ...
  • Резонансы интерпретации и время субъекта в технике психоанализа

    Дипломная работа >> психология, педагогика
    ... царства, наилучшим образом ее иллюстрирующего- явления, которое, не будь оно ... функцию. Замечательно, что свидетельства этого явления автор обнаруживает главным образом в ... эстетика иллюстрирует вторую форму языковых резонансов (46). К понятию этому следует ...
  • Метод моментов в определении ширины линии магнитного резонанса

    Реферат >> Физика
    ... изменять ориентацию 2 благодаря явлению резонанса. Соответствующая ширина линии должна ... часто наблюдается в магнитном резо­нансе, является лоренцева форма, опи­сываемая ... отметим, что линия магнитного резонанса симметрична относительно центральной частоты ...
  • Явление запаздывания потенциала

    Реферат >> Наука и техника
    ... свести объяснение электрических и магнитных явлений к некой модификации ньютоновского ... принципа относительности и в пользу явления запаздывающего потенциала, в силу ... ), (26)] – с (25) является резонансом двух частот: циклической и дебройлевской. «Как ...
  • О применении метода ССП для прогнозирования геодинамических явлений

    Реферат >> География
    ... начаться рост амплитуды колебаний. Это явление резонанса (то есть совпадения собственной частоты ... меньше скорость затухания, тем острее резонанс, то есть тем быстрее идет ... раз увеличивается амплитуда колебаний на резонансе. При проведении ССП по дневной ...
  • Явления деперсонализации при депрессивных состояниях

    Реферат >> Медицина, здоровье
    ... богатого оттенками душевного резонанса, обедненности, оскудения чувств ... . В частности, отмечено сочетание явлений отчуждения с патохарактерологическими (личностными), ... -компульсивными расстройствами. Преобладание явлений отчуждения в структуре депрессии ...
  • Явление фоносемантики в языке и в художественном тексте

    Контрольная работа >> Иностранный язык
    ... предвосхищают концепцию бессознательных психологических явлений, получивших позднее широкое ... представления манифестируются посредством фонетических явлений, которые, будучи переходящими, ... , как "звучание", "звук", "резонанс" и т.п. он относит к преходящим ...
  • Явление Ницше

    Реферат >> Философия
    ... НЕОБХОДИМО И ТО, ЧТО ВСЯКОЕ ЯВЛЕНИЕ ПОВТОРЯЕТСЯ. СЛЕДОВАТЕЛЬНО, ЧЕРЕЗ БЕСКОНЕЧНОЕ, ... - символе настоящего, определяющего все явления прогресса, и обещания возможного освобождения ... этого сочинения начинается уже общеевропейский резонанс философии Ницше. В свете ...