振動：扭轉擺

描述

P1.5.3.3 自由旋轉振動，使用CASSY進行記錄

P1.5.3.4 強迫的諧振和混沌旋轉振動，使用CASSY進行記錄

CASSY電腦輔助測量系統非常適合記錄和評估扭轉擺的振動。多種評估選項使得可以全面比較理論與實驗結果。例如，記錄的數據可以顯示為位移-時間、速度-時間和加速度-時間圖表，或者作為相位圖（位移-速度圖）。

實驗P1.5.3.3的目的是研究一般類型的自由谐振旋转振動，此實驗探討了初始位移θ(0)與初始速度ω(0)之間的關係。此外，變化阻尼常數D以找到對應於無周期極限情況的電流I₀。

\(\frac{d^2\theta}{dt^2} + 2\beta\frac{d\theta}{dt} + \omega_0^2\theta = 0\)

為了研究強迫的谐振和混沌振動之間的過渡，實驗P1.5.3.4故意改變了作用於扭轉擺上的線性還原力矩，通過附加額外的重物來實現。現在的還原力矩對應於一個具有兩個極小值的電位，即兩個平衡位置。當以恒定頻率激勵扭轉擺時，它可以在左極小值、右極小值之間來回振動，或者在兩個極小值之間來回擺動。在某些頻率下，無法預測扭轉擺何時會從一個極小值轉移到另一個極小值，此時扭轉擺以混沌方式振動。