Подготовка к работе:
1. Установите заданное расстояние между точкой крепления пружины к маятнику и осью вращения в соответствии с индивидуальным заданием.
2. Добейтесь, чтобы колебания маятников происходили в одной плоскости. Исправить настройку можно путем поворота грузов, закрепленных на стержнях.
3. Включите блок питания, компьютер и запустите программу «measure».
Внимание! Перед включением приборов в сеть пригласите преподавателя или инженера для проверки схемы.
Упражнение 1. Измерение собственных частот колебаний связанных маятников.
1. В меню «Прибор» компьютерной программы выберите «Универсальный измеритель».
2. В появившемся диалоговом окне наберите показанные на рис.4 установки.
3. Дважды отмечая мышкой окошки «Аналоговый дисплей» и «Диаграмма», активируйте на экране окна, изображенные на рис.5. Эти окна предназначены для установки максимального угла отклонения маятника от вертикали на аналоговом приборе и для выбора каналов, отображаемых на диаграмме.
![]() | ![]() | |||
![]() | ||||
Рис.4. Диалоговое окно «Универсальный измеритель» | Рис.5. Окна настройки пределов измерения угла. | |||
![]() |
![]()
| |||
Рис.6. Окно для отображения зависимостей ![]() | Рис.7. Инструменты «Лупа» и «Обзор» для измерения периода колебаний | |||
4. Конкретные значения параметров, устанавливаемых на рис.5, удобно выбрать, нажав кнопку «Далее» в окне на рис.4 и наблюдая отображение колебаний в появившемся на экране окне (рис.6). Предварительно нужно отклонить маятники на небольшие углы, отпустить их и нажать кнопку «Начать измерение» в правом нижнем углу окна на рис.6. Окончание процесса измерений выполняют нажатием клавиши «закончить измерение» в соответствующем окне на рис.6.
5. Когда маятники находятся в положении равновесия, приборы, изображенные на рис. 6, должны показывать нулевое напряжение - добейтесь этого с помощью ручек регулировки, расположенных на датчиках угла поворота.
6. Для измерения частот синфазных колебаний маятников отклоните их на одинаковые углы (контролируются приборами на рис. 6) в одну сторону от вертикали и одновременно отпустите. Измерения начинайте примерно через 30 с после начала колебаний, когда колебательный процесс установится. Запись колебаний должна происходить не менее двух-трех минут. После завершения измерений на экране отображаются графики колебаний. Выбирая входы 1 или 2, путем нажатия на кнопки U1 или U2, можно наблюдать на экране монитора графики колебаний каждого маятника в отдельности или сразу оба графика. Для одинаковых маятников и одинаковых начальных условий кривые
и
должны практически совпадать. Если это не так, обратитесь к инженеру или преподавателю.
7. Определите по графикам период синфазных колебаний , пользуясь для повышения точности инструментами «Обзор» и «Лупа» (рис.7). Оцените погрешность измерения
. При необходимости проконсультируйтесь по этому вопросу с преподавателем или инженером.
8. Аналогичным образом определите период противофазных колебаний, отклоняя маятники на равные углы в противоположные стороны от положения равновесия.
9. Рассчитайте собственные частоты (частоты синфазных и противофазных колебаний) и их погрешности: ,
.