Пошук навчальних матеріалів по назві і опису в нашій базі:

Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань»




88.3 Kb.
НазваМетодичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань»
Дата конвертації10.11.2012
Розмір88.3 Kb.
ТипМетодичні вказівки
Зміст
1 Мета роботи Вивчення і дослідження гармонічних коливань у процесі їх складання. 2 Елементи теорії
3 Опис експериментальної установки і методу дослідження
Рисунок 1 - Схема лінеаризатора на транзисторі
6 Методичні вказівки щодо виконання роботи на встановленому комплекті обладнання з осцилографом С1-81
7 Методичні вказівки щодо виконання роботи на установці, до комплекту якої входить осцилограф С1-68 з комутатором.
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Сумський державний університет

Шосткинський інститут

3010 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до організації лабораторної роботи

з курсу «Фізика»

на тему «Складання механічних гармонічних коливань»

для студентів інженерних спеціальностей

денної та заочної форм навчання


Суми

Сумський державний університет

2011
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» / укладач Ю.М. Мар’їнських. – Суми:
Сумський державний університет, 2011. – 11 с.
Кафедра фундаментальних і загальнонаукових дисциплін
ШІ СумДУ

Лабораторна робота 14

Складання механічних гармонічних коливань

1 Мета роботи

Вивчення і дослідження гармонічних коливань у процесі їх складання.

2 Елементи теорії


При складанні гармонічних однаково спрямованих коливань, що виражаються рівняннями



(1)

де Х – миттєве значення зсуву, м;

А – амплітуда коливання, м;

w - циклічна частота, рад/с;

- фаза, рад,

виникає результувальне гармонічне коливання тієї самої частоти w:

,

, (2)

де - початкова фаза, визначається виразом

. (3)

Якщо частота коливань, що складаються, відрізняється на невелику величину w « w, а амплітуда А1= А2 =А, то складання приводить до виразу вигляду

. (4)

Модуль виразу, що стоїть перед coswt, є амплітудою коливання. У результаті виникають коливання з пульсуючою амплітудою – биття.

При складанні взаємно перпендикулярних коливань однакової частоти

,



, (5)

де у - миттєве значення зсуву, м,

матеріальна точка, що бере участь одночасно в двох коливаннях, рухатиметься по траєкторії, рівняння якої в загальному випадку матиме вигляд

. (6)

Залежно від співвідношення величин А і В і від величини зсуву фаз , вираз (6) перетворюється на рівняння різноорієнтованих прямої, еліпса або кола.

Якщо ж коливання, що складаються, мають різні частоти, то траєкторія результуючого руху має вигляд складних фігур, які називають фігурами Ліссажу.
3 Опис експериментальної установки і методу дослідження

Ця робота виконується на установці з використанням двоканального осцилографа Ц1-83 з відповідним до нього спеціальним пристроєм, який називається лінеаризатором, а в разі відсутності такого осцилографа робота виконується на установці, на якій використовується одноканальний осцилограф С1-68 з розробленим і виготовленим електронним комутатором і двоканальним підсилювачем сигналів від фотодатчиків з метою роботи його в режимі двопроменевого. Під час виконання роботи на установці, в комплект якої входить осцилограф Ц1-83, застосовується спеціальний пристрій лінеаризатор.

У цій роботі за допомогою лінеаризатора механічні коливання двох математичних маятників перетворюються в пропорційні зміни електричної напруги, які потім додаються, а на екрані електронного осцилографа ілюструється результуючою осцилограмою гармонічного характеру (3). Принцип дії лінеаризатора полягає у такому. Відомо, що провідність фоторезистора при достатньо сильній освітленості, створюваній точковим джерелом світла, пропорційна кореню квадратному з величини освітленості, тобто

, (7)

де R – опір, Ом;

Е – освітленість, лм/м2;

- коефіцієнт пропорційності.

Відомо також, що освітленість, що створюється точковим джерелом світла, пропорційна зворотній величині квадрата відстані:

. (8)

Підставивши (8) в (7), маємо

, (9)

де

.

Пропускаючи через фоторезистор стабілізований струм Іст, А, отримуємо спад напруги на фоторезисторі:
,

де U – напруга, В;

або

,

де

.

З виразу (9) випливає пряма пропорційна залежність спаду напруги на фоторезисторі від зміни відстані його до точкового джерела світла.

На рисунку 1 наведена принципова схема лінеаризатора на транзисторі, де Т – транзистор МП 28, R1 = 3 кОм, R2 = 500 Ом, Е2 = 1,5 В, Е2 = 9В, С1 =
= 1 мкФ.

Транзистор Т увімкнений за схемою із загальною базою. Рівень стабілізації струму визначається ланцюжком R1 – R2 – Е1. Ключі К1 і К2 – блокуються.


Рисунок 1 - Схема лінеаризатора на транзисторі
Величина стабілізованого струму, що проходить через фоторезистор ФС-К1, повинна мати величину 50 – 60 мкА і регулюється змінним резистором R1.

Для спостереження одночасно двох сигналів зручно користуватися електронним осцилографом типу С1-83, що має два входи: Х1 і Х2. Крім того, даний тип осцилографа дозволяє отримати суму сигналів Х1 і Х2 простим натисненням кнопки / /, а також подати ці сигнали відповідно на взаємно перпендикулярні осі (сигнал від верхнього – 1 входу подається на горизонтальну вісь ОХ, сигнал від нижнього – 2 входу – на вертикальну вісь ОУ). Для цього необхідно натискувати кнопки П ХУ (зліва) і ХУ (справа) на лицьовій панелі електронного осцилографа. В результаті на екрані ЕО буде отримана траєкторія результуючого руху точки.

При дослідженні коливань на лабораторній установці, де використовується осцилограф С1-68 (рис. 2,3) з електронним комутатором, є ряд переваг:

- система підвішування виключає небажані тривалі рухи джерела світлового сигналу, підвішеного на маятнику, що відповідають поперечним коливанням променя на осцилографі;

- покриття джерел світла, відбиває та спрямовує світловий потік на фотоприймачі, чим усувається паразитна модуляція вихідних сигналів від фотоприймачів і на екрані видно чітке зображення синусоїд;

- розроблений і виготовлений комутатор досліджувальних сигналів дає можливість здійснити дослідження гармонічних коливань і проконтролювати процес у режимах:

а) коливання першого маятника;

б) коливання другого маятника;

в) одночасні коливання першого і другого;

г) сума двох коливань;

д) різниця коливань;

е) демонструвати фігури Ліссажу.

Для цього всі кнопки з позначеннями розміщені на панелі перемикачів комутатора.

Основні технічні вимоги установки до канальних підсилювачів:

- живлення елементів R16 (1,5В) і 9В, вихідна напруга при амплітуді маятників ±100мм – не менше 3В, струм споживання від джерел живлення – не більше 1мА. Комутатор виконує функцію перетворення вхідних сигналів для одночасного перегляду двох коливань на екрані осцилографа, де амплітуда сигналу становить 3В з постійною складовою. Частота досліджувальних коливань 1-3 Гц. Частота перемикання променів 1кГц з можливістю вертикального зсуву кожного з сигналів у межах усього екрана.
4 Прилади і приладдя

4.1 Два лінеаризатори.

4.2 Два математичні маятники із закріпленими на них фоторезисторами.

4.3 Електронний осцилограф С1-81.

4.4 Установка лабораторна для дослідження коливань електричним осцилографом С1-68 і комутатором.
5 Вказівки з техніки безпеки

Перед вмиканням установки ознайомитися з описом. Після цього у викладача і відповідального лаборанта або інженера узяти дозвіл на вмикання установки і проведення дослідів.

Під час виконання лабораторної роботи керуватися правилами техніки безпеки при роботі з приладами, що працюють при напрузі електричного струму 220 В.
6 Методичні вказівки щодо виконання роботи на встановленому комплекті обладнання з осцилографом С1-81

6.1 Ввімкнути в мережу електронний осцилограф і прогріти його протягом 5 хвилин.

6.2 Під’єднати до роз’ємів ФС лінеаризаторів виводи фоторезисторів, встановлених на маятниках. Під’єднати виводи лінеаризаторів 1 і 2 до вертикальних входів електронного осцилографа.

6.3 Ввімкнути освітлювач і лінеаризатори. Маніпулюючи ручками на передній панелі ЕО, встановити на екрані дві лінії променей першого і другого входів. Перед розгортки взяти рівним 2 - 5с.

6.4 Привести в коливальний рух перший маятник, відхиливши його від положення рівноваги на 7-10 см. На екрані повинна з’явитися синусоїда. Привести в коливальний рух другий маятник. Добитись, щоб при рівних амплітудах коливань маятників синусоїди мали також однакові амплітуди. Для цього необхідно використовувати регулювання посилення вертикальних входів осцилографа.

6.5 Провести досліди щодо складання однаково спрямованих коливань однакової частоти для випадків , визначаючи кожного разу величину амплітуд А1 і А2, а також амплітуду результуючого коливання в поділки шкали, нанесеної на екран ЕО. За допомогою затискача довільно зменшити довжину підвісу одного з маятником, змінивши тим самим період його коливання. Отримати на екрані ЕО-биття. Зарисувати форму биття для певного довільного моменту часу.

6.6 Провести досліди коливань однакової частоти для випадків зсуву по фазі (при А1 = А2). Порівняти з результатами відповідних розрахунків за формулою (6).

6.7 За допомогою затиску встановити довжину нитки одного із маятників у разів меншої від довжини підвісу другого маятника: .

Провести складання коливань однакового напрямку. Перекреслити при цьому всі графіки і занести до звіту.
7 Методичні вказівки щодо виконання роботи на установці, до комплекту якої входить осцилограф С1-68 з комутатором.

7.1 Під’єднати до мережі електронний осцилограф і прогріти його протягом 5 хвилин.

7.2 Виведення Х екранованого сигналу від комутатора під’єднати на лівий «вхід» передньої панелі осцилографа. Вивід У від комутатора під’єднати до правого розніму на передній панелі осцилографа «вхід» і «земля».

7.3 Під’єднати комутатор до мережи, одночасно включити, освітлювачі у відбивачах на маятникових підвісах, світлові потоки яких спрямовані на нерухомі фотоприймачі комутатора. На панелі комутатора натискувати кнопку з покажчиком двох променів.

7.4 Ручкою на панелі осцилографа встановити час розгортки в межах 2 – 5 секунд, при цьому решта ручок балансування розгортки знаходиться в середніх положеннях.

7.5 Ручками зсуву по Х і У осцилографа встановити на екрані дві лінії променів і далі виконувати роботу, дотримуючись пунктів 6.4 – 6.7.

8 Контрольні запитання
8.1 Що означає скласти гармонічні коливання?

8.2 Як скласти два однаково спрямованих гармонічних коливання?

8.3 Когерентні гармонічні коливання.

8.4 Що називають биттям? Амплітуда, циклічна частота і період биття.

8.5 Що називають модуляцією коливань. Модуляція амплітуди і частота коливань.

8.6 Що називають лінійно поляризованими, циркулярно поляризованими й еліптично поляризованими коливаннями?
Список літератури

1 Сивухин Д.В. Общий курс физики. / Д.В. Сивухин. - М.: Наука, 1989 - Т.1

2. Яворский Б.М. Курс физики / В.И.Яворский, А.А.Детлаф. – М.: Вісшая школа, 1980. – Т.1.

3 Савельев И.В. Курс общей физики. / И.В. Савельев. – М.:, Наука, 1989. – Т.1.










Схожі:

Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення дисперсійної спектрально ї призми за допомогою гон і ометра Г5М»
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення дисперсійної спектральної призми за допомогою...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення серіальних закономірностей у спектрі водню І визначення сталої Рідберга»
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення серіальних закономірностей у спектрі водню...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до лабораторної роботи на тему " транспортування та монтаж верстатів"
Методичні вказівки до лабораторної роботи на тему “Транспортування та монтаж верстатів” /Укладач М. М. Коротун. – Суми: Вид – во...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки щодо проведення лабораторної роботи для студентів ІІІ курсу денної форми навчання спеціальності 100102 «Процеси, машини та обладнання аграрного виробництва»
Електрообладнання І автоматична система контролю зернозбиральних комбайнів. Методичні вказівки щодо проведення лабораторної роботи...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до лабораторної роботи " механізми металорізальних верстатів " з дисципліни "Металорізальні верстати" для студентів спеціальностей 090202, 090203, 090204
Методичні вказівки до лабораторної роботи “механізми металорізальних верстатів” /Укладач М. М. Коротун. – Суми: Вид – во СумДУ, 2007....
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до вивчення курсу та організації самостійної роботи з дисципліни «Політологія» для студентів усіх спеціальностей
Методичні вказівки до вивчення курсу та організації самостійної роботи з дисципліни «Політологія» / укладач О. С лозовицький. – Суми...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconЗміст та методика вивчення кінематики гармонічних коливань
У цій статті йдеться про удосконалення змісту і методики вивчення кінематики механічних коливань, яка є основою для подальшого вивчення...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconРозрахунок rc генератора гармонічних коливань Технічне завдання Діапазон частот: нижня частота f н
Рп (рис. 1) подавати частину вихідної напруги, яка рівна вхідній І збігається з нею за фазою. Для отримання гармонічних синусоїдальних...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до лабораторної роботи «Діагностика зношування інструменту за допомогою акустичного випромінювання»
Методичні вказівки до лабораторної роботи “Діагностика зношування інструменту за допомогою акустичного випромінювання” з курсу „Нетрадиційні...
Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Складання механічних гармонічних коливань» iconМетодичні вказівки до організації самостійної роботи студентів з курсу " історія мистецтв, архітектури та містобудування"
Методичні вказівки до організації самостійної роботи студентів при вивчені курсу “Історія мистецтв, архітектури та містобудування”...
Додайте кнопку на своєму сайті:
ua.convdocs.org


База даних захищена авторським правом ©ua.convdocs.org 2014
звернутися до адміністрації
ua.convdocs.org
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Випадковий документ

опубликовать
Головна сторінка