力学类设计实验讲义(15)

受迫振动实验

推荐仪器

转动传感器（CI-6538）、机械谐振子/驱动（ME-8750）、大型支架底座及钢支架、弹簧若干 实验用细绳（SE-8050）、电源DC18V/5A（SE-9720）、橡胶头插线（SE-9750）、功率放大器 II （CI-6552A）等。

基础实验内容

测量振子受迫振动的稳态频率

测量振子受迫振动稳态频率，实验中的振子由带滑轮的铝质圆盘构成，滑轮通过细绳与两根弹簧相连。该装置通过两个转动传感器记录圆盘和驱动源的角位置和角速度，可通过减少磁铁和铝盘之间的间隔来调节阻尼大小。

铝制圆盘

转动传感器 电源 (DC 18V/5A)

机械驱动源

功率放大器II

图1 受迫振动仪器安装图

实验原理提示： 1）扭摆

实验中使用一条细绳绕在圆盘上，细绳两端分别连接两根弹簧，这样圆盘可以来回摆动，就像一个扭摆。圆盘在竖直平面内转过一定角度θ后，在弹簧恢复力矩的作用下，物体开始绕其中心轴的往返摆动。这样的摆动具有简谐振动的特性。 2）受迫振动

物体在周期性外力的持续作用下发生的振动为受迫振动，这种周期性的外力称为驱动力。受迫振动是物体在线性回复力、阻力和驱动力共同作用下的运动，本实验的阻力是可调磁阻尼，驱动力有机械驱动源提供。受迫振动稳态时的振动角频率即为驱动力的角频率，稳定振动时外力所作功正好等于阻尼消耗的能量。当驱动力的幅值一定时，随驱动力的角频率