Класс!ная физика



Вынужденные колебания и резонанс. Опыты

11.2016



ВЕСЕЛЫЕ КАЧЕЛИ

«Тихо и плавно качаясь»—так называется один старинный вальс. В нем поется о качелях, на которых так приятно качаться.

Мы сделаем качели не простые, а с двигателем, чтобы сами качались. И двигатель этот будет не электрический, не паровой, не бензиновый, а... стеариновый!

Не слыхал про такой?
Сейчас услышишь! Главная часть стеаринового двигателя — это кусок обыкновенной свечи длиной 10—12 см. Если свеча у тебя длиннее, лишнее отрежь. Посредине куска свечи воткни две булавки, одну против другой. Середину надо найти поточнее. Сделай это с помощью линейки с миллиметровыми делениями. На большую сковороду или на противень поставь два одинаковых стакана и положи булавки на их края. Только сначала подстели лист плотной бумаги или картона, который не жаль закапать стеарином.

Стеариновый двигатель готов, осталось приладить к нему веселых человечков. Укрепи их с помощью тонкой проволоки, как показано на рисунке. Видишь, человечки сидят довольно далеко от концов свечи. Ведь они боятся огня.

Теперь зажги тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз. Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажги второй конец. Скоро стеариновый двигатель заработает вовсю, и человечки будут качаться в полное свое удовольствие. Присмотрись к работе двигателя и постарайся понять, почему свеча качается. А для чего нужен противень, ты, наверное, понял сразу. Это для того, чтобы не наделать пожара.


КОЛЕБАНИЯ И РЕЗОНАНС

Лучший способ познать тот или иной закон физики — провести опыт. Но порою демонстрационных приборов для такой работы либо не хватает, либо нет вообще. Но ведь некоторые из них можно изготовить самим, даже из подручных материалов.
Этот прибор предназначен для демонстрации вынужденных колебаний и механического резонанса.

Вынужденные колебания любого тела появляются под влиянием внешней, периодически действующей силы. Изменяя частоту колебаний, можно добиться такого состояния, при котором частота собственных колебаний маятника совпадает с частотой вынужденных колебаний. Это явление называется резонансом.
Таким образом, нетрудно показать, что вынужденные колебания тесно связаны с явлением резонанса.

Устройство прибора

На толстой деревянной подставке укреплены две стойки с перекладинами. В верхней части стоек просверлены отверстия для оси — металлического прутка диаметром 5—6 мм. На выступающий наружный конец прутка надевают ручку. В середине оси сделан выгиб для получения эксцентрика. К этому месту подвешивают пружину с маятником.

Для того чтобы предотвратить колебания маятника в горизонтальной плоскости, через него (а также внутри пружины) пропускают тонкую проволоку, один конец которой закрепляют на подставке, а другой — на средней перекладине.

Опыт начинают с показа собственных колебаний маятника. Для этого достаточно вывести маятник из положения равновесия. Затем, вращая ручку, показывают вынужденные колебания маятника. Вначале амплитуда колебаний будет небольшая. Постепенно, увеличивая число оборотов ручки, можно добиться резонанса. Отклонение маятника от положения равновесия при этом значительно возрастает.

Подвешивая пружины различной жесткости и устанавливая маятники с различной массой, можно наблюдать за изменением резонансной частоты колебаний.


Источник: журн. "Мастерок"; "Забавная физика" Л. Гальперштейн





Устали? - Отдыхаем!

Вверх