Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний Советский патент 1989 года по МПК G09B23/18 

(21)4315550/31-12

(22)12.10.87

(46) 30.08.89. Бюл. IP 32 (75) М.С. Хардак

(53)621.593(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 960908, кл. G 09 В 23/08, 1979.

(54)УЧЕБНЫЙ ПРИБОР НО ФИЗИКЕ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ НЕЗАТУХАЮЩИХ МЕХ ЛИЧЕС- КИХ КОЛЕБАНИЙ .

(57)Изобретение относится к наглядным учебным пособиям по физике и мо- же т быть использовано для демонстрации незатухающих колебаний груза в курсе механики. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей за счет демонстрации влияния возмущающей силы на параметры колебаний. Эта цель достигается за счет-того, что прибор состоит из гальванометра 1, электрически соединенного катушкой 2, неподвижной 3 и , подвижной 4 алюминиевых пластин воздушного электрического конденсатора, подвешенного между ними на шарнире 5 маятника 6 с постоянным магнитом 7. При отклонении маятника 6 от нейтрального положения он под действием электрического поля конденсатора начнет совершать равномерные колебания от пластины 3 к пластине .4 и обратно. При движении маятника 7 его магнитное поле будет пересекать витки соленоида, в котором возникает электрический ток, что заставит отклоняться стрелку гальванометра I от нулевого положет ния. Колебания маятника 6 будут соответствовать отклонению стрелки гальванометра 1. С помощью устройства 8 можно изменять положение пластины 4, что соответственно изменяет частоту колебаний гальванометра 1. 1 ил.

g

(Л

С

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям по физике и может быть использовано для демонстрации незатухающих колебаний груза в курсе механики. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей за счет демонстрации влияния возмущающей силы на параметры колебаний. Эта цель достигается за счет того, что прибор состоит из гальванометра 1, электрически соединенного катушкой 2, неподвижной 3 и подвижной 4 алюминиевых пластин воздушного электрического конденсатора, подвешенного между ними на шарнире 5 маятника 6 с постоянным магнитом 7. При отклонении маятника 6 от нейтрального положения он под действием электрического поля конденсатора начнет совершать равномерные колебания от пластины 3 к пластине 4 и обратно. При движении маятника 7 его магнитное поле будет пересекать витки соленоида, в котором возникает электрический ток, что заставит отклоняться стрелку гальванометра 1 от нулевого положения. Колебания маятника 6 будут соответствовать отклонению стрелки гальванометра 1. С помощью устройства 8 можно изменять положение пластины 4, что соответственно изменяет частоту колебаний гальванометра 1. 1 ил.

о

fr

J

rt

Од Од СО

-о

3-1504669

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям по физике и может быть использовано для демонстрации непг д

|затухаю1дюс колебаний груза в курсе Механики,

: Цель изобретения - расширение ди- рактических возможностей за счет де- онстрации влияния возмущающей силы }иа параметры колебаний. I На чертеже представлена функцио- альная схема прибора.

f

Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний состоит из гальванометра 1 электрически соединенного с катушкой 2, неподвижной алюминиевой пластины 3 воздушного электрического кон|денсатора, подвижной алюминиевой пла тины 4, шарнира 5 с подвешенным на нем маятником 6 с постоянным магнитом 7, ручки 8 дпя перемещения пластины 4 и источника 9 постоянного на- пряжения, к которому подсоединены об«; пластины 3 и 4 чере з проводник 10. Катушка 2 установлена с наружной стороны неподвижной пластины так что ее ось параллельна оси магнита 7. Магнит 7 прикреплен к маятни ку 6 так, что его ось перпендикулярна плоскости пластины 3 и 4 и находися в плоскости колебаний маятника.

Прибор работает следующим образом, Внешним усилием отклоняется в первоначальный момент маятник 6 так, чтобы постоянный магнит 7 коснулся одной из пластин конденсатора, например пластины 4, соединенной с отрица- тельным полюсом источника постоянного Toj;a. Получив отрицательный заряд, магнит 7 оттолкнется от этой пластины и под действием сил электрического поУчебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний, содержащий установленную на основании, стойку с подвешенными н ней маятником с грузом, источник воз муп;ающей силы и измеритель амплитуды колебаний груза, отличающий с я тем, что, с целью расширения д дактических возможностей за счет деля переместится к пластине 3 до сопри- монстрации влияния возмущающей силы

косновения с ней. Здесь магнит 7 перезаряжается, т.е. получает положительный заряд и под действием сил того же поля получает обратное движение до соприкосновения с пластиной3.Здесь он снова перезаряжается и под действием того же поля продолжает новый цикл движения. Таким образом, маятник 6 с магнитом 7 на свободном конце будет совершать не свободные, а вынужденные колебания, поддерживаемые постоянным электростатическим полем за счет источника постоянного тока.

50

55

на параметры колебаний, источник воз мущающей силы выполнен в виде источника постоянного напряжения, к раз нополярным клеммам которого подключе ны металлические пластины, размещенные на основании с возможностью взаимного перемещения, измеритель ампли туды колебаний выполнен в виде катуш ки, к клеммам которой подключен галь ванометр, а груз выполнен в виде постоянного магнита , ось которого параллельна Оси катушки и размещена в плоскости колебаний.

5

Q увеличивается о

Из полученПоскольку колебания совершает постоянный магнит 7, то его магнитное поле пересекает витки катушки 2 и соз- г дает в нем знакопеременную ЭДС, которая зафиксируется гальванометром 1.

Частота колебаний маятника 6 изменяется за счет изменения силы, действующей на заряд в электрическом поле. Q Эту силу мы изменяем путем изменения расстояния между пластинами 3 и 4 конденсатора.

Модуль напряженности электростатического поля (Е равен 1Е1

IF 1 ., и

, откуда1Р -.

qd

ного выражения следует, что с уменьшением расстояния между пластинами 3 и 4 сила F, действующая на заряд, возрастает скорость

движения магнита 7 и сокращается его путь от пластины 3 к пластине 4. Все это приводит к увеличению частоты вынужденных колебаний. И наоборот, с увеличением расстояния между пластинами 3 .и 4 уменьшается частота колебаний механического маятника электрического тока.

Изобретение позволяет наглядно демонстрировать влияние величины возмущающей силы на параметры механи- ческих колебаний.

5

Формула изобретения

Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний, содержащий установленную на основании, стойку с подвешенными на ней маятником с грузом, источник воз- муп;ающей силы и измеритель амплитуды колебаний груза, отличающий- с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет демонстрации влияния возмущающей силы

0

5

на параметры колебаний, источник возмущающей силы выполнен в виде источника постоянного напряжения, к раз- нополярным клеммам которого подключены металлические пластины, размещенные на основании с возможностью взаимного перемещения, измеритель амплитуды колебаний выполнен в виде катушки, к клеммам которой подключен гальванометр, а груз выполнен в виде постоянного магнита , ось которого параллельна Оси катушки и размещена в плоскости колебаний.