音叉受迫振动与共振实验研究

研究音叉振动系统在周期性外力作用下振幅与强迫力频率的关系

1. 受迫振动
   • 什么样的振动属于受迫振动？
   • 受迫振动的运动方程的一般形式如何？其解析解描述了什么样的物理过程？
2. 受迫振动的描述
   • 受迫振动通常用什么样的曲线来描述其振动特性？
   • 受迫振动的幅度和速度与频率有何关系？二者有何异同？
3. 受迫振动的测量
   • 研究受迫振动的常用方法有那些？
   • 分别用压电陶瓷、感应线圈等元件来测量受迫振动的运动情况，测量结果分别对应于受迫振动哪个物理参量的变化情况？

⇐点击图片可查看音叉振型动图

FD-VR-C受迫振动与共振实验仪主要包括控制主机两台，音叉振动系统实验平台一个。

1. 研究音叉在周期性外力作用下振幅与强迫力频率的关系。
   • 测量及绘制振动系统的共振曲线，求出共振频率和振动系统振动的锐度。
   • 观察振动系统共振曲线的对称性，并给出合理解释。
2. 在音叉双臂的某一位置x上固定质量m相同的物块，研究音叉共振频率f、最大振幅与物块质量m、所在位置x之间的关系。
3. 在音叉一臂的某一位置x上固定质量m相同的物块，研究音叉共振频率f、最大振幅与物块质量m、所在位置x之间的关系。【物块固定在不同的音叉臂上，结果是否相同？】

• 简要叙述本实验的基本原理。
• 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论。
• 实验数据的处理，及对结果的分析、讨论。

1. 受迫振动实验仪联机软件使用手册
2. 音叉的固有频率
   ,
   其中l为音叉齿长度，E为音叉材料的杨氏模量，I为截面惯性矩（second moment of area），为音叉材料密度，A为音叉齿截面积。引自维基百科音叉
3. 音叉振动的Comsol模拟教程：音叉【注意】文章中的音叉柄构型与我们实验室的不同，仅供参考。