1. Затухающие крутильные колебания в воздушной среде.

С чисто формальной точки зрения процесс затухания при колебаниях в воздушной среде связан с внутренним трением – при закручивании проволоки происходит деформация ее отдельных фрагментов, которые смещаются друг относительно друга. При этом происходит частичное изменение структуры проволоки при возвращении в исходное состояние и выделение тепла, приводящее к затуханию колебаний. На современном уровне структурные изменения в металлической проволоке при деформации кручения, описываются на языке дислокационных структур.

Порядок выполнения работы.

a). Ознакомьтесь с теорией, относящейся к свободным механическим колебаниям с затуханием по лекционному материалу.

б). Запустите макет лабораторной установки и проведите визуальное наблюдение за характером изменения крутильных колебаний тела со временем.

в). Скопируйте данные о величинах максимального отклонения в соответствии с номером Вашего задания и занесите их в таблицу №1.

г). Найдите амплитудные значения и занесите их в таблицу №1

д). Найдите значения и занесите их в таблицу №1.

Таблица №1

е). Постройте график зависимости от и на основании этого графика найдите величину .

ж). Определите период затухающих крутильных колебаний и убедитесь в том, что он не зависит от амплитуды колебания.

2. Затухающие крутильные колебания в жидкости.

При крутильных колебаниях тела в жидкости основным механизмом потерь энергии колебаний становится вязкость жидкости – вовлечение слоев жидкости, непосредственно прилегающих к телу, в периодическое движение, что связано с потерями энергии колеблющегося тела и, следовательно, уменьшению амплитуды колебаний с течением времени.

Порядок выполнения работы:

а). Запустите макет лабораторной установки и проведите визуальное наблюдение за характером изменения крутильных колебаний тела со временем.

б). Скопируйте данные о величинах максимального отклонения в соответствии с номером Вашего задания и занесите их в таблицу №2.

в). Найдите амплитудные значения и занесите их в таблицу №2.

г). Найдите значения и занесите их в таблицу №2.

Таблица 2.

д). Постройте график зависимости от и на основании этого графика найдите величину .

е). Определите период затухающих крутильных колебаний и убедитесь в том, что он не зависит от амплитуды колебания.

Затухание колебаний в жидкости обусловлено двумя факторами - неупругими процессами, происходящими в проволоке, и вязкостью жидкости. Если параметр отнести к внутреннему трению в проволоке, то вклад жидкости в затухание определяется как

3. Оценка влияния сопротивления воздуха на коэффициент затухания.

В предыдущем разделе данной работы мы разделили вклад внутреннего трения, возникающего в проволоке, подверженной деформации кручения, и вязкости жидкости, в которую было погружено колеблющееся тело. Возникает вопрос – нельзя ли оценить вклад вязкости самого воздуха на процесс затухания колебаний? С этой целью мы произведем сравнение затухания при крутильных колебаниях и затухания колебаний тела, подвешенного на нити и имеющего такое же аэродинамическое сопротивление, как и у исходного тела. У тела, подвешенного на нити, отсутствует деформация кручения, трение в точке подвеса нити пренебрежимо мало, и поэтому можно считать, что основной механизм потерь в данном случае – это сопротивление воздушной среды.

Порядок выполнения работы

а). Запустите макет лабораторной установки и проведите визуальное наблюдение за характером изменения колебаний тела, подвешенного на нити, с течением времени.

б). Скопируйте данные о величинах максимального отклонения в соответствии с номером Вашего задания и занесите их в таблицу №3.

в). Найдите амплитудные значения и занесите их в таблицу №3.

г). Найдите значения и занесите их в таблицу №3.

Таблица 3.

д). Постройте график зависимости от и на основании этого графика найдите величину .