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摩擦力作用下定向移动弹簧振子的运动学研究

发布时间:2022-02-08 18:15
  以小车-弹簧-小车组成的弹簧振子为研究对象,研究此系统在定向移动过程中系统质心和两辆小车各自的运动情况。实验中,应用Pasco数字化实时采集系统分别测得两辆小车的实时位置,得到系统质心的运动状态,同时,通过函数拟合得到小车在质心参考系和绝对参考系中的运动表达式,判断出小车的振动状态,并分析摩擦力对系统动力学过程的影响。 

【文章来源】:实验室科学. 2020,23(02)

【文章页数】:4 页

【部分图文】:

摩擦力作用下定向移动弹簧振子的运动学研究


实验装置图

变化曲线,小车,质心,位置


以传感器a为参考点,Pasco实时数据采集系统测得两小车的位置随时间的变化曲线,根据可得系统质心的位置随时间的变化曲线,如图2所示。由图可见,t=0.8723s以后小车A、B的位置都随时间呈现波浪上升的变化规律,小车A的振动初相落后于小车B;质心位置随时间非线性增大,其变化速度逐渐减缓,说明质心向右减速运动。为了准确判断质心的运动规律,对质心的位置随时间的变化曲线(t≥0.8723s)进行拟合,得到以传感器a为参考点的运动方程为:

摩擦力,小车


为了验证上述实验结果,使单辆小车以某一初速在同一导轨上做直线运动,测量小车在运动过程中速度随时间的变化趋势,如图3所示。通过线性拟合得到加速度为-0.0383m/s2,与实验数据测的加速度-0.038m/s2基本一致,百分误差仅为0.8%,因此,可说明小车-弹簧-小车系统在振动过程中所受的摩擦力均为阻力,使得系统机械能减少,振幅变小。2.2 小车相对系统质心的运动规律

【参考文献】:
期刊论文
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本文编号:3615523

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