弦的振动实验报告

弦的振动实验报告

实验目的

根据弦振动的微分方程和边界条件，计算弦振动的固有频率和振型，与实验结果对比，研究弦振动与结构及预紧力的参数关系。

实验内容

研究弦振动的固有频率与边界条件及弦的预紧力的关系，观察弦的节点及波峰波谷的形状。

实验原理

实验原理如图1所示，弦为一端固定，另一端悬挂重物（砝码），弦上固定有几种质量块，通过对弦上质量块激励，可以获得弦振动的共振频率；改变重物的质量，可以改变弦的预紧力，从而改变弦的共振频率。通过观察可以了解弦的振型。

图1 实验装置简图

实验仪器

测试实验装置如图2所示，左侧为悬挂的重物。取不同的悬挂重物，可以获得不同的预紧力，测取不同预紧力下弦的共振频率，可以得到弦的振动频率与预紧力的关系。

图2 实验装置图

图3 实验装置局部放大图

实验步骤

1:用非接触式激振器对准悬索的某一质量块,并保持初始间隙4-5mm,用标准砝码组弦丝张力1Kg.

2:激振器接入正弦信号后,对系统产生正弦激振力,系统将发生振动,激振信号频率由低到高缓慢调节,观察质量块的振动幅值及系统的振动形态,即可打找到系统在张力为1Kg时各阶固有频率和主振型.

3:然后增加砝码分别为2、3、4、5Kg,用同样的方法可找到张力为2、3、4、5Kg时的保阶固有频率和主振型。

实验数据记录和整理

通过眼睛观察弦在不同频率下的振动形态，得到其共振频率。改变预紧力（增加砝码数），得到其固有频率。

表一不同预紧力下的弦的固有频率

图4可观察得到的一阶振型