气垫导轨上橡皮筋滑块系统自由振动研究

何松林, 黄 焱

(1.昆明学院 机电工程学院,昆明 650214；2.昆明学院 物理科学与技术学院，昆明 650214)

橡胶具有高弹性、绝缘性、不透水和不透空气等优良性质，使得它成为日常生活和生产中广泛使用的材料。橡胶材料具有两方面的特点，其一，无论是天然橡胶还是合成橡胶采用诸如硫化、参杂和塑化等不同的工艺加工之后，其性质差异巨大；其二，橡胶材料会出现老化，其优良性质会随时间推移逐渐散失，而老化的快慢程度与橡胶材料所处的外部环境如温度、氧气和臭氧氛围、水分及油分等密切相关。这些特点使得橡胶材料性质随工艺或环境状况改变的情况一直是研究的热点[1-3]，而力学性质的研究一般局限于拉伸实验相关参数和压缩永久形变测量。现有的橡胶力学性质测量的国家标准也多是针对静态拉伸和压缩的，有关橡胶材料动态力学性质的测量和研究较少[4]。在所见到的涉及橡胶动态力学性质测量的文章中[5]，采用了静态弹性模量和动态弹性模量不同的方式进行处理，但在采用的微分方程中出现了应该由系统性质确定的圆频率这样的可测量，使得物理意义不明确。因此，探索橡胶材料运动时的普遍性质，确定描述其动态力学性质的参数，具有积极意义。

气垫导轨装置中气泵产生的压缩空气，可使导轨和滑块之间形成气垫层，实验过程中可以忽略摩擦力的影响，使实验更加突出主要因素的作用,因此在气垫导轨上研究物体的运动成为现代大学物理力学实验最常见的方式[6]，比如牛顿第二定律的验证、碰撞实验以及简谐振动研究等经典力学实验均可在导轨上进行研究。……