Юный техник 1967-12, страница 50

Юный техник 1967-12, страница 50

Когда первые электровозы вышли на железнодорожные магистрали, инженеры столкнулись с одним неприятным явлением: при определенной скорости состава возникали очень большие вибрации, которые нередко кончались аварией. Проведенные исследования показали: главный виновник — параметрический резонанс. Вероятно, этот термин покажется вам незнакомым, хотя само явление вы не раз встречали — например, раскачиваясь на качелях. Давайте проанализируем это веселое занятие и установим, чем отличаются обычные колебания от параметрических.

Схематически качели можно представить в виде «математического» маятника. Его длина не постоянна: расстояние между осью качения и центром тяжести качающегося груза все время меняется. Ведь человек, стоящий на доске, приседает и выпрямляется в такт с махом качелей. Его центр тяжести занимает разные положения и то приближается, то удаляется от оси качания.

Период изменения длины в два раза меньше периода собственных колебаний данного маятника. При этом в крайних положениях Mi и М2 маятник имеет наименьшую скорость, в среднем Мо — наибольшую. Мы приседаем в первом случае и выпрямляемся во втором. Это значит, что при изменении длины маятника совершается положительная работа, увеличивающая энергию качающегося маятника. Амплитуда колебаний возрастает.

Из этого предварительного анализа уже можно заметить различие между обычными колебаниями 3i параметрическими. При обычных внешняя сила воздействует на систему, раскачивает ее. Резонанс наступает только при совпадении частоты вынужденных колебаний с собственной частотой колебаний системы. При параметрических колебаниях внешнее воздействие, изменяясь по определенному закону, меняет параметры системы (в нашем случае длину). Отсюда и название — параметрические колебания.

У параметрических колебаний существует бесконечно много интервалов для частот, при которых может наступить параметрический резонанс. Проверьте это сами: изготовьте установку, которая поможет вам познакомиться с основными закономерностями явления этих колебаний. Схема установки, предложенная академиком П. Л. Капицей, изображена на рисунке. Она состоит из маятника, соединенного шарниром с качающимся рычагом. Колебания рычагу задаются тягой, один конец которой крепится к рычагу, а второй — к обойме шарикового подшипника, сидящего на выходном валу электромотора с большим числом оборотов. (Можно использовать электромотор от швейной машинки.) На готовой установке хорошо наблюдать следующие любопытные явления.

trfllKrOMU ЦГМГГй

ГЙЖ1СТИ uitiOBika, Ряскачпвлн] 1ЦГГОС» ил ХАЧ1ПИХ

опыт

на

КАЧЕЛЯХ

46

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?