基于WM的受迫振动与共振现象的演示

近日研究高中物理3-4的振动部分,为了让振动部分的学习更加有趣,微主在WM环境下设计了一款受迫振动与共振现象演示仪,在驱动力频率逐渐增大的情况下,可以观察到振子振幅的变化情况。

模型构建

将一滑块和一小球约束在水平杆上,将一圆盘用电机驱动,用轻杆连接滑块和圆盘的边缘,用轻质弹簧连接小球和滑块。

当圆盘旋转时,滑块将会左右振动,通过弹簧驱动小球振动。

数据输出

设置电机的角加速度为0.1rad/s^2,输出振子的振动位移时间曲线,运行程序,可以观察到振子振幅随着驱动力频率增大而发生的变化。

显然,当驱动力频率接近振动系统的固有频率时,振幅逐渐变大;当驱动力频率远离振动系统的固有频率时,振幅逐渐减小;当驱动力频率等于振动系统的固有频率时,振幅最大,发生共振。

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