В.А. Калиниченко, Аунг Наинг Со
2
Теоретически горизонтальные поступательные колебания прямо-
угольного сосуда с жидкостью исследовались в работе [8]: вычислено
суммарное давление стоячих поверхностных волн на стенки сосуда и
составлено уравнение его движения.
До настоящего времени отсутствуют экспериментальные резуль-
таты о динамике свободного сосуда с колеблющейся жидкостью. Ав-
торам известна лишь одна работа [9], в которой приведены данные о
связанных колебаниях сосуда с жидкостью, стоячие волны на сво-
бодной поверхности которой возбуждались вручную с последующим
измерением характеристик задачи на стадии затухающих волновых
движений жидкости. Дефицит лабораторных исследований в данном
направлении объясняется сложностью постановки самого экспери-
мента, поскольку необходимо обеспечить возбуждение стоячих волн
стационарной амплитуды в сосуде, имеющем горизонтальную сте-
пень свободы.
В настоящей работе впервые в условиях лабораторного экспери-
мента реализовано параметрическое возбуждение гравитационных
поверхностных волн в прямоугольном сосуде при сохранении его го-
ризонтальной степени свободы. Ввиду сложности наблюдаемого
гидродинамического явления использован механический аналог волн
Фарадея и выполнен ряд лабораторных и вычислительных экспери-
ментов по параметрическим колебаниям физического маятника на
перемещающейся в горизонтальном направлении тележке. Отметим,
что физический маятник как простейший аналог волн Фарадея ранее
использовался в экспериментах [10] при исследовании срыва пара-
метрических колебаний однородной и двухслойной жидкостей.
1. Постановка эксперимента.
Для генерации волн Фарадея на
свободной поверхности жидкости использовали прецизионный вибро-
стенд, описанный в работе [11]. Исследовали первую волновую моду
n
= 1 в прямоугольном сосуде (50
×
4
×
40 см) на свободной поверхно-
сти воды (глубина
h
= 7 см) в условиях основного резонанса Фарадея,
когда частота возбуждаемых волн в 2 раза меньше частоты
Ω
колеба-
ний сосуда. Амплитуда вертикальных колебаний сосуда оставалась
неизменной:
s
= 2,25 см, а угловые отклонения от вертикали не пре-
вышали
8 .
′
Для регистрации волновых профилей применяли цифровую ви-
деосъемку (15…30 кадр./с). Точность измерения высоты волновых
профилей
Н
= 0,1 см, причем среднее значение
H
в каждом режиме
рассчитывали по 8–10 измеренным в моменты максимального разви-
тия волны последовательным значениям разности между высотой ее
гребня и впадины.
В экспериментах с маятником однородный стальной цилиндр диа-
метром 1,5 см и длиной 50,2 см жестко крепили к горизонтальной оси
