弹簧振子的实验研究

本文主要从理论和实验两方面出发,研究了空气阻力、弹簧质量、倾斜角等因素对弹簧振子振动周期的影响,以及空气阻力对弹簧振子振幅的影响和水平方向、竖直方向的弹簧振子的能量问题,并分析了误差出现的原因。     

弹簧质量对振子运动的影响

弹簧振子是物理学中的一个典型模型,在实验中得到的弹簧振子的振动频率和理论结果存在着较大的差异,其中有很多原因,但主要是由于弹簧的质量对振动有一定的影响。通过四阶龙格—库塔法,求解含质量的弹簧振子运动方程的解,由计算结果分析弹簧质量对系统振动频率的影响。     

弹簧振动周期研究

该文先通过对弹簧质量被忽略和不被忽略两种情况的研究得出弹簧周期的理论公式,再通过实验（弹簧质量小于振子质量）计算出m前的系数约为0.3~0.35,与理论值相符。实际弹簧振子的运动并不是总是简谐运动,它只有在其他级别（n〉1）的振动可以忽略的情况下,才能将弹簧的运动看作简谐运动。其他情况的振动的强弱取决于弹簧质量与弹簧振子质量的比值。     

对气垫实验中弹簧振子周期公式的分析

几乎所有普通物理教学参考书中,都是以弹簧振子为例,研究物体作简谐振动的周期公式.在推导周期公式T=2π((m/K)~(1/2))时,都是把弹簧看作是理想的,即其质量可以不计,或者弹簧的质量与物体的质量相比可以略去不计的简化条件下导出的.目前国内多数学校是在气垫导轨上对弹簧振子的周期公式进行实验总结,此时是否也可以作如上的简化呢?笔者通过多次实验分析认为在气垫上作弹簧振子的实验应该考虑弹簧本身的有效质量.而空气阻力对滑块作简谐振动周期的测量结果影响甚小,可以不予考虑.     

利用数据处理总结经验公式

物理学本身是一门实验科学,利用实验数据,经过各种数学方法的处理、计算,可以总结出一定的物理规律.文章介绍了总结弹簧振子经验公式的方法.     

弹簧的等效质量

简谐振动是最基本和最具有代表性的一种运动，弹簧振子是简谐振动的一个典型实例．但实际弹簧均为非理想弹簧，非理想弹簧的质量将对弹簧振子的应用带来一定影响．用非理想弹簧与理想弹簧谐振子等效的办法，计算出非理想弹簧的等效质量，并讨论非理想弹簧对相关实验和应用的影响。     

用气垫导轨测量惯性质量

在气垫导轨上测出弹簧振子的惯性质量,利用最小二乘法原理求出回归方程,再计算出空称有效质量的理论值并进行比较.     

弹簧振子非线性振动的周期计算

利用拉格朗日方程建立了弹簧振子非线性振动方程,应用第一类完全椭圆积分求出了非线性弹簧振子周期的精确解;应用迭代法求出了弹簧振子周期的近似解. 利用MAPLE 9.5计算机绘图,分别作出了周期精确解随振幅、弹簧原长、质量和劲度系数的变化曲线,并将Tex和Tapp进行了比较. 所得结论为周期与弹簧原长成正比,与振幅成反比;利用迭代法所求得的近似解与精确解比较,具较高的精度.     

用气垫导轨测量惯性质量

在气垫导轨上测出弹簧振子的惯性质量，利用最小二乘法原理求出回归方程，再计算出空称有效质量的理论值并进行比较。     

Excel在弹簧振子实验数据处理中的应用

利用新型焦利称对弹簧振子实验进行实验测量,利用霍尔传感器测量时间,将测得的实验数据分别用Excel软件、逐差法、图解法进行数据处理.通过对处理结果的对比可以发现:Excel可以完全代替逐差法和图解法,结果甚至优于逐差法和图解法.     

动力吸振式的水平振动输送机

惯性式水平振动输送机是根据动力吸振器原理设计而成，对线性弹簧支承的水平振动输送机，当不考虑阻尼时，下质体振幅为零，上质体是按设计要求的振幅进行振动，达到物料的输，因此该机不震隔振，。     

多个阻振质量阻抑结构声的传递

采用波动分析法对平行排列的多个阻振质量阻抑结构声传递的机理作了探讨，研究了无限板上受点激励时阻振质量对平面弯曲振动波传递的阻抑，推导了多个阻振质量对平面弯曲波传递的阻抑公式，并分析了平面弯曲波传递时形成的穿透频段和堵塞频段。数值计算分析和试验研究结果表明，多个阻振质量对结构声的传递具有良好的阻抑效果，为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础。     

振动场下FFF热熔喷头内熔体表观黏度的理论研究

热熔喷头内部熔体的表观黏度是影响熔丝制造成型(FFF)产品机械性能的关键因素之一.本文首先提出利用振动改善FFF热熔喷头内部熔体表观黏度的方法,即对喷头施加纵向的正弦振动力场;然后针对施加振动后热熔喷头内部熔体的表观黏度进行了理论建模,并利用已有文献中的实验结果验证了理论模型的正确性;最后,利用所建模型探讨了施加不同频率振动后熔体表观黏度的变化规律,阐明了相应机理.研究表明:熔体表观黏度的理论与实验结果吻合度较好,理论模型正确;对热熔喷头施加振动场后,熔体表观黏度有效值随着振动频率的增大而逐渐降低.     

阻振质量阻抑结构声的传递

研究了无限板上受点激励时阻振质量对结构声传递的阻抑，采用基于能量观点的隔振度定义阻振质量的阻抑作用。通过理论分析验证了隔振度简化公式的可行性，发现板平面弯曲波分别和阻振质量的弯曲波、扭转波达到最佳耦合时，平面弯曲波发生最大透射。算例分析和试验研究论证了理论分析的正确性，为阻振质量应用于结构声传递途径的控制提供了理论和试验基础。     

振动对煤体裂隙分布和力学性能的影响

通过对煤岩体在一定初应力和一定频率下的激振作用,使煤体致生裂隙进而改变煤岩体的力学性能.为振动法致生煤体裂隙防治冲击地压理论提供实验依据.     

用集成开关型霍尔传感器测量物体的惯性质量

提出了在弹簧振子作简谐振动时，利用集成开关型霍尔传感器测量振动周期，以进一步测量物体惯性质量的方法。     

振动力场对聚合物动态加工功耗的影响

为探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功耗的影响规律,文中采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机功耗对振动力场的响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型.对同轴圆筒动态流变装置电机功耗进行了测量,并与理论计算功耗进行比较,发现理论模型能较好地预测电机功耗随振动参数的变化,实验数据和理论模型均表明动态加工电机功耗随振动频率和振幅的增大而减小.文中还通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动频率和振幅的变化证实了理论模型的可行性.     

载有集中质量梁的振动频率

本文所讨论的是载有集中质量的梁的振动频率.假设粱的一端由恒定刚度的弹簧铰定,另一端是自由的.通过频率方程求解,发现了极值频率定理.理论证明:如果集中质量很小(对梁的质量而言),当集中质量的位置改变,位于无载梁的某次简正振动的节点(腹点),振动频率具有极大(极小)值.极大频率就是梁在该次的简正振动的频率,与集中质量的大小无关;极小频率却与质量有关.最后在改变边界条件的情况下,梁振动的极值频率定理也被研究是成立的.所以本定理具有普遍意义.     

振动环境对锂离子电池热失控危险性的影响

基于民航运输锂离子电池过程中所引发的热失控安全问题,以及运输环境存在颠簸。利用自主搭建的实验平台,以21700型单体锂离子电池为研究对象,通过分析锂离子电池在振动环境中开路电压（Open Circuit Voltage,OCV）与内阻变化以及热失控过程中火焰温度与质量损失的变化情况,研究振动环境对锂离子电池性能及热失控危险性的影响。实验结果表明：在振动条件下锂离子电池的OCV基本保持稳定,而内阻值会增加16.7%;相对于空白实验,经过振动处理后锂离子电池发生热失控危险性减弱。直观表现在火焰温度峰值降低9.69%,质量损失减少13.54%;同时利用电压容量微分曲线（dV/dQ）深入分析振动条件对锂离子电池的影响机理。本研究可为提高锂离子电池性能一致性提供理论参考。