P1.5.3 Wahadło torsyjne – Leybold
Opis
P1.5.3 Wahadło torsyjne – Leybold
P1.5.3.1 Swobodne drgania obrotowe – Pomiar za pomoc ręcznego stopera
P1.5.3.2 Wymuszone drgania obrotowe – Pomiar za pomocą ręcznego stopera
P1.5.3.3 Swobodne drgania obrotowe – Rejestracja za pomocą CASSY
P1.5.3.4 Drgania wymuszone harmoniczne oraz bezładne obrotowe – Rejestracja przy pomocy CASSY
Wahadło torsyjne Pohla może być użyte do badania swobodnych lub wymuszonych oscylacji harmonicznych. Elektromagnetyczny hamulec tłumi te oscylacje w sposób większy lub mniejszy, zależnie od ustawionego prądu. Wahadło torsyjne jest wzbudzane do wymuszonych oscylacji za pomocą drążka mimośrodu napędzanego silnikiem.
Celem doświadczenia P1.5.3.1 jest zbadanie swobodnych oscylacji harmonicznych.
Aby rozróżnić pomiędzy oscylacjami a upływem prądu, stała tłumienia d jest zmienna, aby można było odnaleźć prąd I0 który odpowiada nieokresowemu ograniczeniu. W przypadku oscylacji, pulsacja w jest wyznaczana dla różnych poziomów tłumienia z okresu oscylacji T i stałej tłumienia d przy pomocy stosunku dwóch kolejnych amplitud oscylacji.
W doświadczeniu P1.5.3.2, wahadło torsyjne jest wzbudzane do oscylacji z częstotliwością
w poprzez harmonicznie zmienne moment pędu. Aby zobrazować zachowanie rezonansowe, amplituda oscylacji wyznaczona dla różnych poziomów tłumienia jest wykreślona jako funkcja i porównana z krzywą teoretyczną.
System akwizycji danych CASSY przeznaczony jest do rejestracji i analizy oscylacji wahadła torsyjnego. Liczne opcje analizy umożliwiają kompleksowe porównania wartości teoretycznych i doświadczalnych. Tym samym, np. zapisane dane mogą być wyświetlone jako wykres drogi w czasie, prędkości w czasie oraz przyspieszenia w czasie lub jako wykres fazowy (wykres droga-prędkość).
Celem doświadczenia P1.5.3.3 jest zbadanie swobodnych oscylacjo harmonicznych ogólnego typu.
Doświadczenie to bada zależność pomiędzy początkowym wychyleniem j(0) i prędkością początkową w(0). Dodatkowo, stała tłumienia d zmienia się w celu znalezienia prądu l0 który odpowiada nieokresowemu ograniczeniu.
Aby zbadać przejście pomiędzy oscylacjami harmonicznymi wymuszonymi a bezładnymi, liniowy moment przywracający działający na wahadło torsyjne jest celowo zmienione w doświadczeniu P1.5.3.4 poprzez przyczepienie dodatkowych odważników do wahadła. Moment przywracający teraz odpowiada potencjałowi z dwoma minimami, tj. dwoma położeniami równowagi.
Gdy wahadło jest wzbudzone ze stałą częstotliwością, może oscylować wokoło lewego minima, prawego minima lub pomiędzy nimi. Przy pewnych częstotliwościach, nie jest możliwe przewidzenie kiedy wahadło zmieni jedno minimum na drugie. Wahadło torsyjne oscyluje wtedy w sposób bezładny.
Marka
Leybold
Firma produkuje zestawy edukacyjne do kształcenia akademickiego oraz szkolenia zawodowego z zakresu fizyki, chemii, biologii oraz elektroniki, elektrotechniki, automatyki, telekomunikacji, maszyn elektrycznych, odnawialnych źródeł energii i fotoniki, jest częścią grupy LD Didactic.
