Oscillations and waves
Damped and driven oscillations; resonance
Study the response curve of a damped, driven oscillator: measure the steady-state amplitude versus frequency ratio and verify the resonant frequency .
Equipment
- Canvas plotting the driven-oscillation amplitude curve versus drive frequency, rotated by dragging or arrow keys
- Sliders «Tần số riêng f₀», «Tần số kích thích f» and «Lực cản tương đối b»
- Readout line showing the ratio «f/riêng», «biên độ ổn định tương đối A/A₀» and «tần số cộng hưởng xấp xỉ»
- «Tạm dừng» / «Chạy tiếp» button to freeze the curve
Procedure
Read the resonance peak at the initial settings
Keep «Tần số riêng f₀» = 100 Hz and «Lực cản tương đối b» at a small value. Inspect the curve: the amplitude peak sits near f₀, and the red dot marks the selected frequency. Read «tần số cộng hưởng xấp xỉ» on the readout line and compare with .
Sweep the drive frequency across resonance
Drag «Tần số kích thích f» from low to high through f₀. Record «biên độ ổn định tương đối A/A₀» at a few f values — especially at the peak. For f << f₀, A/A₀ ≈ 1; for f >> f₀, A/A₀ → 0; the largest amplitude occurs near . Check that the «f/riêng» ratio is then close to 1.
Change damping and watch the peak shape
Increase «Lực cản tương đối b» and repeat the sweep: the resonance peak becomes lower and broader, and «tần số cộng hưởng xấp xỉ» shifts below f₀ according to . Press «Tạm dừng» to record the two curves before comparing.
Predict and conclude about resonance
Set «Tần số riêng f₀» to a new value, predict the peak position and «tần số cộng hưởng xấp xỉ» before looking at the readout. Conclude: the driven amplitude is largest when the drive frequency is near the natural frequency, and the weaker the damping the sharper the resonance peak.