36742

Изучение свободных колебаний связанной системы тел

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: Определение периода колебаний и коэффициента затухания системы содержащей груз блок и пружину. Гармоническими называются колебания при которых изменение фйзической величины например смещения груза у с течением времеи закон колебаний выражается формулой или . амплитуда колебаний; фаза колебаний; циклическая частота; Любое механическое колебание происходит с затратами энерпш на работу протнв сил трения.

Русский

2013-09-23

174 KB

17 чел.

PAGE  5

       Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа        ИУИТ, УИС-111               К работе допущен___________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент        Дмитриева Елена Владимировна   Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Пыканов Игорь Владимирович     Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №8

Изучение свободных колебаний связанной системы тел.

  1.  Цель работы:

Определение    периода    колебаний    и коэффициента затухания системы, содержащей груз, блок и пружину.

2. Принципиальная схема установки (или её главных узлов):

Б – блок;

К – пружина;

D – держатель;

m – груз.

3. Основные теоретические положения к данной работе (основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

Колебаниями называются процессы, при которых какая-либо физическая величина принимает многократно, через равные (цли почти равные) последовательные промежутки временн, одни и те же (или приблизительно одни и те же) значения.

Гармоническими называются колебания, при которых изменение фйзической величины, например смещения груза у, с течением времеи (закон колебаний) выражается формулой или .

 - амплитуда колебаний;

     - фаза колебаний;

     - циклическая частота;

     Любое механическое колебание происходит с затратами энерпш на работу протнв сил трения. При этом амплитуда колебательного движения А с течением времени убывает, происходит затухание колебаний.

 

   Период незатухающих колебаний: 

  Период затухающих колебаний:

   Частота затухающих колебаний:

 

Система связанных между собой тел, изучаемая в данной лабораторной работе, состоит из пружины и груза, связанных невесомой и нерастяжимой нитью, перекинутой через блок. Блок укреплен на стойке со шкалой. На стойке со стороны груза укреплена дополнительная шкала на передвижном экране.

Коэффициент жесткости пружины k определяют, создавая статическое растяжение пружины под действием груза, прикрепленного к концу нити. При неподвижном грузе, действующая на него сила тяжести mg уравновешивается силой упругости пружины, растянутой на величину х, т. е. mg=kx.

Период затухающих колебаний T определяют, измеряя время t нескольких полных кояебаний n. Период рассчитывают по формуле T=t/n.  Измерение времени проводят с помощью лабораторного
секундомера.

Период незатухающих колебаний рассчитывают по формуле

и сравнивают с периодом затухающих колебаний.

Коэффициент   затухания   в   данной   работе   определяют, используя закон убывания амплитуды . Для этого измеряют число колебаний n, за время которых амплитуда колебаний уменьшится в e раз. Напишем отношение амплитуд для моментов времени t и t+T начала и конца опыта: 

Из этой формулы после простых преобразований следует


4. Таблицы и графики

                             Определение коэффициента жесткости пружины.

                                                   Результаты измерений:

1

  № п\п

L+, см

L-, см

, см

Х, см

Исх. сост.

0

4

4,1

4,05

0,1

1

63

6,1

6,1

6,1

2,1

2

129

8,2

8,3

8,2

4,23

3

189

10,2

10,4

10,3

6,3

4

252

12,3

12,3

12,3

8,3

5

315

14,4

14,4

14,4

10,4

           Определение периода колебаний системы и коэффициента затухания.          

                                     Результаты измерений:

2

№ п\п

                  m=70 г.                                           = 53,5 г.

n

t, с

T, с

1

10

9,1

0,91

9

2

10

8,7

0,87

10

3

10

8,1

0,81

9

4

10

8,7

0,87

8

5

10

9

0,9

8

6

10

8,6

0,86

8

Среднее

10

8,7

0,87

8

   

Определение коэффициента жесткости пружины:

20,41 (H/m)

Определение периода колебаний системы:

0,87 (c)

0,9(c)

Определение коэффициента затухания:

0,14 (1/c)

5. Расчёт погрешностей измерений 

(указать метод расчёта погрешностей).

Случайная ошибка  при определении периода колебаний:

0,01293831 (c);

Случайная ошибка  при определении - числа колебаний в опытах по измерению коэффициента затухания:

0,18;

N=6, α=0,9

Относительная и абсолютная ошибки измерения коэффициента затухания:

0,03;

=0,003882 (1/c);

6. Окончательные результаты:

                                            

Подпись студента:


Лист – вкладыш

5. Расчёт погрешностей измерений (продолжение):


7. Дополнительная страница

(для размещения таблиц, теоретического материала и дополнительных сведений).


EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44975. Нелинейные системы управления. Второй метод Ляпунова 266.5 KB
  Нелинейные системы управления. Нелинейность обусловлена нелинейностью статической характеристики одного из элементов системы. движением Ляпунов понимал любой интересующий нас в отношении устойчивости режим работы системы. Линейная система получается в результате линеаризации НЛ системы.
44976. Автоколебания нелинейных САУ. Определение параметров автоколебаний 420 KB
  эти параметры могут быть найдены если известны условия при которых система находится на границе устойчивости. Для определения границы устойчивости можно использовать существующие критерии устойчивости для линейных САУ. Критерий Найквиста: Если разомкнутая цепь системы устойчива то для устойчивости замкнутой системы н. Необходимым условием устойчивости явл.
44977. Методы линеаризации нелинейных САУ 1.05 MB
  Методы линеаризации нелинейных САУ. НСдинамика кх описывается нелинми диф урми это сисмы имеющие нелинейную стстю харку. Нелинейность обусловлена нелинейностью статической характеристики одного из элементов системы. Методы линеаризации нелинейных САУ.
44978. Случайные процессы 269.5 KB
  В ряде систем для изучения отдельных звеньев системы применяется специальный ввод в систему случайных воздействий. Среднее значение mft и myt являются не случайными значениями и они связаны между собой через передаточную функцию системы. Ry = M[ytyt] Чтобы получить искомое выражение для искомой функции выходные величины по искомой функции входные воздействия – воспользуемся связью между входной и выходной величиной системы через её весовую функцию. Эту связь можно выразить через передаточную функцию системы.
44979. Оптимальное управление. Постановка задачи оптимального управления. Критерии оптимальности 269 KB
  Постановка задачи оптимального управления. К настоящему времени наибольшее развитие получили 2 направления в теории оптимальности систем: 1 Теория оптимального управления движением систем с полной информацией об объекте и возмущениях; Теории оптимального управления при случайных возмущениях. Для реализации оптимального управления необходимо: Определить цель управления. Изучить все состояния среды функционирования объекта влияющие на прошлое настоящее и будущее процесса управления.
44980. Аналитическое конструирование регуляторов. Постановка задачи 224 KB
  При исследовании качества переходных в линейных САУ вводились разлитые интегральные критерии качества с помощью которых оценивался переходной процесс на бесконечном интервале времени. При рассмотрении интегральных критериев качества мы убедились в том что эти критерии позволяют определить параметры регулятора если задана его структура. Можно поставить более общую задачу: найти закон регулирования аналитическую функцию связывающую управляющую координату и управляющее воздействие при этом доставляющее min интегральному критерию качества.
44981. Методы теории оптимального управления 26 KB
  Методы теории оптимального управления В тех=их задачах на управление накладывается ограничения по энергетическим ресурсам и ограничения на фазовые координаты из соображения прочности и безопасности. Можно выделить 4 основных метода вариц. Исчисления кые испся для решения задач оптимального управления: Применение урия Эйлера Принцип максимума Динамическое программирование Нелинейное программирование Прямой вариционный метод. Основное применение метода испго урие Эйлера – это задачи где экстремалями явлся гладкие фии а...
44982. Адаптивные системы управления. Классификация адаптивных САУ 799 KB
  Адаптивные системы управления. АСАУ могут рассматриваться как сисмы с элементами искусственного интилекта. Назначение АСАУ состоит в том чтобы заменить человекаоператора при принятии решений об улучшении характеристик сис. Оптимальное уприе такими объектами возможно с помощью сис.
44983. Принцип управления. Классификация систем управления 153 KB
  Принцип управления. Классификация систем управления. Существует фундаментальный принцип управления. Мы формируем алгоритм управления формирование управляющего воздействия на ОР.