实验 8.11
〔目的〕研究受迫振动时的振幅。
〔器材〕两端固定在支架上的水平细绳,摆长不等的单摆 4 个,其
中 2 个摆长相等。
〔步骤〕1.按图 8-21 将 4 个单摆 A、B、C、D 悬挂在两端固定的水平细绳上。其中单摆 A、C 的摆长相等,单摆 B 的摆长较短,单摆 D 的摆长较长。
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在 4 个单摆静止的情况下,用手使单摆 A 摆动起来,比较单摆 B 、 C、D 与单摆 A 的振动频率。
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观察单摆 B、C、D 的振幅大小。
〔结果〕1.在单摆 A 摆动后,单摆 B、C、D (开始摆动、继续静止)。
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单摆 B、C、D 是在做 。(为什么?)
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单摆 振幅最大。
实验表明,做受迫振动的物体,在它的固有频率等于或接近于策动力的频率时,振幅最大,这就是共振现象。如果固有频率与策动力的频率相差较大,那么受迫振动的振幅就很小。
取两个频率相同的音叉,如图 8-22 放置,用橡皮锤敲响其中的一个, 然后用手按住,不让它继续振动,这时就会发现另一个没有敲过的音叉却在振动,并发出声响,这就是共鸣现象。共鸣现象的本质就是共振。
想想看,如果两个音叉的频率不相同,为什么不会发生共鸣现象呢? 共振现象有很多地方可以利用。例如振动打桩机就是利用振动机使
管桩产生共振,管桩激烈振动而打入地下。这种打桩机噪声小、效率高。共振筛也是利用共振原理使筛子有较大的振幅来提高工作效率的。
但在某些情况下,共振也会造成损害。本世纪,国外的一次空难事故,就是因为共振而造成机翼脱落,以致酿成大祸。所以,无论造桥、建筑厂房还是设计机床等都要考虑避免共振问题。