力学类设计实验讲义(11)

振动类设计实验

振动是声学、地震学、建筑力学、机械原理、造船等所必需的基础知识，也是光学、电学、交流电工学、无线电技术以及原子物理学所不可缺少的基础，这是因为除机械振动外，自然界中还存在很多类似于机械振动的现象。在不同的振动现象中最基本最简单的振动是简谐振动,一切复杂的振动都可以分解为一系列不同频率的简谐振动组合而成，这样的分解在数学上的依据是傅立叶级数或傅立叶积分的理论。让我们从研究最基础的简谐振动开始进行振动的研究吧。 基础实验内容

振子振动周期的测量

要求：

1、熟悉光电门的使用；

2、熟悉数据处理软件DataStudio的使用；

3、使用光电门测量导轨上由弹簧和动力学小车组成的振子的振动周期。

拓展设计内容

1、 弹簧振子振动周期的研究

导轨上弹簧和小车组成的振子，测量弹簧振子的运动周期，并与理论值进行比较； 推荐研究方向：

1）振子振动周期与振子质量变化的关系； 2）斜面上振子振动周期与斜面倾角的关系； ．．．．．．

实验前思考：

1） 弹簧振子的理论周期是什么？

2） 实验中如何测量弹簧振子的振动周期？ 3） 弹簧振子周期会随着倾角的改变而改变吗？ 4） 随着倾角改变平衡位置会改变吗？ 5） 比较实验值和理论值，进行结果分析。

２、弹簧的串并联研究

测量单根弹簧的弹性系数，实验中应用不同力拉伸弹簧到不同的长度来确定，使用DataStudio软件画出力与拉伸长度曲线，给出图表，求得直线的斜率就等于弹性系数K。

测量串联弹簧和并联弹簧的弹性系数，并与单根弹簧的弹性系数相比较，得到弹簧串并联的弹性系数数学公式。比较实验值和理论值，进行结果分析。 推荐研究方向：

1）弹簧弹性系数K的测量 2）串联弹簧弹性系数的测量 3）并联弹簧弹性系数的测量 实验前思考：