Analyse du mouvement et recherche expérimentale sur un système d'oscillation par couplage magnétique et élastique

Pour analyser les lois du mouvement d'un système de couplage magnétique et élastique sous l'influence de divers facteurs, cet article propose un pendule à couplage magnétique basé sur des ressorts et des aimants - un oscillateur magnético-mécanique. En fixant des ressorts sur deux bases non magnétiques et en attachant des aimants à leurs extrémités supérieures, qui se repoussent mutuellement, l'énergie potentielle pendant l'oscillation est étendue à l'aide de séries de Fourier. Par la suite, les équations de Lagrange sont résolues pour étudier les effets des deux premiers termes de l'énergie potentielle. À l'aide de simplifications algébriques et de transformations, ainsi que d'expériences de modèle, ses comportements dynamiques, tels que la fréquence de mouvement et les caractéristiques de phase, ont été explorés en fonction de différents facteurs influents, y compris l'énergie potentielle magnétique, le module d'élasticité du ressort et l'environnement externe. Nous avons analysé l'impact des principaux paramètres du système simplifié sur ses modes de vibration, en dérivant les formules du modèle et les résultats expérimentaux. Les conclusions issues de la dérivation des formules indiquent que la fréquence de mouvement du système simplifié est une superposition de deux fréquences. Dans certaines conditions, ces fréquences peuvent être séparées, simplifiant ainsi la dynamique du système. De même, les résultats expérimentaux ont corroboré les conclusions de la dérivation des formules, fournissant une référence pour la conception et l'étude des comportements dynamiques dans les systèmes de couplage magnétique.