Проекты

Исследование азимутально-радиальных колебаний математического маятника

В работе обсуждается переход азимутальной моды гармонических колебаний в радиальную. Экспериментально и теоретически исследуется параметрический резонанс, вызванный неидеальностью подвеса или нити. Данное исследование находит приложение в задачах навигации.

Направление работы: Физика колебаний
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1520 им. Капцовых
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 4−5 апреля 2018 г.

Руководитель(и) работы: Барат А.А.

Маятник, аналогичный маятнику Фуко? может быть использован в системах навигации. Если снабдить такую систему современными акселерометрами, то можно добиться большей точности при меньших габаритах. Но упругость точки повеса влияет на систему и делает её неидеальной. В работе исследуется один из эффектов, влияющих на точность навигации.

Если допустить, что точка повеса может совершать колебания либо нить или стержень, на которых подвешен маятник, могут менять свою длину в зависимости от силы натяжения, то есть обладают конечной упругостью, то возникают эффекты, препятствующие сохранению плоскости колебаний, которые могут исказить описанные выше результаты. Один из эффектов связан с перекачкой энергии колебаний из одной плоскости в другую. Неравномерное нагружение подвеса в процессе колебаний (меняется проекция силы натяжения нити на вертикальную ось) приводит к возникновению в нём колебаний той же частоты, что и собственная частота колебаний маятника, что в свою очередь вызывает параметрический резонанс для других мод колебаний маятника. Колебания повеса могут быть рассмотрены как колебания внешних параметров для сферического маятника.

В работе построены две модели маятников с различной упругостью стержня (жёсткое крепление и спай). Экспериментально исследована скорость перехода азимутальных колебаний в радиальные. Теоретически предсказано время соответствующего перехода.