Диссипация в механических осцилляторах, вызванная электрическими полями

• Автор: Стяжкина, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Низкочастотные механические осцилляторы в
физических экспериментах
1.1 Крутильные маятники и измерение малых сил
1.1.1 Гравитационные антенны на свободных массах
1.2 Влияние электрических эффектов на потери в низкочастотных механических осцилляторах
Глава 2. Монолитный кварцевый маятник на трифиляр-
ном подвесе
2.1 Методика изготовления и описание маятника
2.2 Расчет предельной добротности монолитного кварцевого маятника на трифилярном подвесе
2.3 Ограничение добротности маятника, связанное
2.4 Ограничение добротности маятника за счет рассеяния энергии в опоре
2.5 Затухание, вносимое заземляющей проволокой в колебания маятника
Глава 3. Методика исследования затухания колебаний
механического осциллятора в электрическом поле
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Анализ основных механизмов диссипации, возникающей при приложении электрического поля

3.2.1 Затухание, вызванное джоулевыми потерями в цепи подачи электрического напряжения
3.2.2 Поле как источник связи колебаний маятника с другими колебательными системами
3.2.3 Затухание при наличии диэлектрика в зазоре между электродами
3.2.4 Диссипационные процессы на поверхности электрода и маятника
Глава 4. Влияние состояния поверхностей, между которыми приложено поле, на диссипацию энергии колебаний маятника
4.1 Результаты экспериментов, проведенных с использованием кремниевого электрода
4.2 Влияние воды, адсорбированной на поверхности кремниевого электрода, на затухание колебаний маятника
4.3 Обсуждение результатов экспериментов, проведенных
при использовании полупроводникового электрода
Глава 5. Исследование диссипации, вносимой электрическим полем в колебания маятника при использовании металлизированных электродов
5.1 Результаты экспериментов, проведенных с использованием алюминиевых электродов
5.2 Результаты экспериментов, проведенных с использованием электродов с золотым покрытием
5.3 Анализ результатов исследований
Заключение. Основные результаты и выводы работы
Литература
Введение
Низкочастотные механические колебательные системы широко применяются в различных фундаментальных физических исследованиях по измерению малых сил, например, гравитационного, электростатического взаимодействий, магнитных эффектов, внутреннего трения. Пионерскими в этой области молено по праву считать работы Кавендиша и Кулона. В дальнейшем, увеличение чувствительности маятниковых систем позволило применять их в таких точных экспериментах, как проверка принципа эквивалентности гравитационной и инертной масс, измерение гравитационной постоянной, анизотропии магнитной восприимчивости, исследование фазовых переходов в жидких кристаллах и многих других [1].
В современной физике одной из актуальных задач является проблема регистрации гравитационного излучения от космических источников. Как было предсказано А.Эйнштейном в 1916 и 1918го-дах, гравитационные волны излучаются массами, движущимися с переменным ускорением. Гравитационное излучение обладает чрезвычайно малой интенсивностью, поэтому регистрация гравитационных волн является сложной экспериментальной задачей. С точки зрения современной астрофизики, наибольшей интенсивностью излучения сопровождаются такие процессы, как слияние нейтронных звезд, черных дыр, несимметричное движение нейтронных звезд [2].
В настоящее время для регистрации гравитационного излучения от космических источников разрабатываются лазерные интерферо-метрические детекторы (LIGO, GEO600, VIRGO), способные измерять возмущение метрики h щ 10-21 [2, 3, 4]. Основным чувствитель-

2.2 Расчет предельной добротности монолитного кварцевого маятника на трифилярном под-
При крутильных колебаниях маятника на трифилярном подвесе возвращающий момент, действующий на маятник, складывается из из трех компонент - момента силы тяжести Мгр, момента силы упругости МуПр, возникающего при изгибе нитей подвеса, и крутильного момента Мкр, обусловленного кручением нитей подвеса. Поэтому полная жесткость колебательной системы равна сумме:
Для используемого в экспериментах маятника жесткость, обусловленная действием силы тяжести, равна [64]
где Т = тд/3 - натяжение каждой нити подвеса, I - длина нитей подвеса, I) - диаметр тела маятника, д - ускорение свободного падения. Изгибная жесткость нити определяется следующим выражением [35]:
В выражении (2.4) У - модуль Юнга материала нити, I = тгг([/4 -момент инерции поперечного сечения нити радиуса г„.
Крутильная жесткость нити равна
весе
(2.2)
, Г1 ТУ/в2 - 2
(2.4)
(2.5)
где С - модуль сдвига материала нити.