理论力学实验1.doc

TME—1型 理论力学多功能实验装置 实验指导书 杜锦才 浙江大学机械与能源工程学院 2003年10月 1 实验一 实验方法测定物体的重心 一、实验目的： 1、通过实验加深对合力概念的理解； 2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置； 3、用称重法测取重力摆（两个圆盘和一跟直杆可自由组合成不同的摆）的 重心位置并用力学方法计算重量。 二、实验设备和仪器 1、TME—1 理论力学多功能实验装置； 2、不规则物体（各种型钢组合体）； 3、重力摆模型； 4、弹簧秤。 三、实验原理 物体的重心的位置是固定不变的。再利用柔软细绳的受力特点和两力平 衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平 衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。 四、实验方法和步骤 A、悬挂法 1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上； 2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状 态； 3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。 再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的 重力作用线； 4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线； 5、两条垂线相交点即为重心。 2 B、称重法 1、 取出实验用平衡摆。按图将摆通过线绳悬挂于实验装置的前面顶板上，其 中的一端挂于钩秤上，并使摆杆保持水平。 2、 读取钩秤的读数，并记录； 3、 将钩秤置换到另一端，并使摆杆保持水平； 4、 重复步骤2； 五、数据记录与处理 A、悬挂法（请同学另附图） B、称重法 六、注意事项 1、实验时应保持重力摆水平； 2、弹簧称在使用前应调零。 七、思考题 1、实验时重力摆不能保持水平，对实验精度有何影响？ 2、试分析可能引起误差的原因。 左边读数（kg） 右边读数（kg） 重量（kg） 重心位置(mm) 3 实验二 求振动系统的刚度系数和固有频率 一、实验目的： 1、了解并掌握一维振动系统的刚度系数的测定； 2、求取振动系统的固有频率； 3、了解考虑弹簧质量时，对振动周期的影响并进行等效质量的计算。 二、实验设备和仪器 1、TME—1 理论力学多功能实验装置； 2、100g 砝码1 个，200g 砝码2 个； 3、砝码托盘一个； 三、实验原理 弹簧质量组成的振动系统，在弹簧的线性变形范围内，系统的变形和所受到 的外力的大小成线性关系。据此，施加不同的力，得到不同的变形，可以得到系 统的刚度系数。 四、实验方法和步骤 1、将砝码托盘钩挂在“弹簧质量系统”的塑料质量模型上 2、记录此时塑料质量模型上指针所在的初始位置； 3、将100g 的砝码放置于砝码托盘上，读取指针的位置并做记录； 4、按100g 的增量变换砝码，直到砝码重量达500g，并记录相应的指针位置； 5、在坐标上画出系统变形与砝码重量之间的关系曲线； 6、计算振动系统的刚度系数和固有频率。 4 五、数据记录与处理 1、系统刚度系数的测定 指针位置 变形量 刚度系数 平均刚度系数 0g 100g 100g 100g 100g 100g l w k eq   / (N/m) 2、系统固有频率的计算 m f eq k  2 1 0  (Hz) 六、注意事项 1、实验前，应通过调节弹簧固定端的调节螺栓使系统的模型保持水平； 2、读数时眼睛应平视，以尽量减小读数误差； 七、思考题 1、在考虑弹簧质量的情况下，系统的等效质量是否等于塑料模型的质量加四根 弹簧的质量？ 2、试分析系统的误差。 5 实验三、测定“空中输电线”模型的振幅与风速关系曲线 一、实验目的 1、了解风激励对空中输电线产生的振动响应,认识共振的危害性； 2、了解模型的抽象结果； 3、测取“空中输电线”模型的振动幅值与风激励速度之间的关系曲线 二、实验仪器和设备 1、TME—1 理论力学多功能实验装置； 2、“空中输电线”模型； 3、调压器1 只； 4、风速仪1 台； 5、光电转速表1 只。 三、实验原理 “空中输电线”可以抽象为由弹簧和质量块组成的系统模型。在风激励下， 该系统将产生振动。激励频率与风速有关，而系统振幅又与激励频率有关。在不 同