Учебный прибор по механике Советский патент 1992 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет при изучении курса теоретической механики наблюдать изменение положения устойчивого равновесия физического маятника при действии на него вибрационных сил инерции.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей.

На фиг. 1 изображен предлагаемый прибор; на фиг. 2 - прибор при демонстрации устойчивого вертикального положения маятника; на фиг. 3 - прибор при демонстрации увода положения равновесия маятника.

Прибор содержит основание 1, жестко соединенную с ним опору 2. к которой через прорези 3 вингзми 4 прижат один конец пластины 5, выполненной из ферромагнитного материала, а на другом ее конце, совершающем гармонические колебания относительно основания 1, установлен шарнир 6, являющийся точкой подвеса стержня маятника 7, который имеет возможность свободного качания в вертикальной плоскости. Под свободным концом пластины 5 установлен электромагнит 3 переменного тока. Размеры и материалы пластины 5 подобраны так, чтобы обеспечить резонанс на частоте около 50 Гц, Прорези 3 в закрепляемом конце позволяют изменять длину пластины 5.

Прибор работает следующим образом При подключении катушки электромагнита 8 к сети переменного тока (не на) пластина 5 начинает совершать поперечные гармоничные колебания с частотой возмущающей магнитной силы 50 Гц. Регулируя с помощью винтов 4 длину пластины 5, можно добиться изменения амплитуды ее колебаний, причем максимальной амплитуде соответствует резонансной режим колебаний пластины 5.

Установив основание 1 прибора на неподвижную горизонтальную поверхность и включив электромагнит, можно продемонстрировать устойчивость вертикального положения равновесия стержня маятника 7 при нижнем расположении точки подвеса в вмде шарнира 6. Условие, при котором наблюдается это явление, имеет вид

XJ

Сл5 Ч

.

где А-амплитуда колебаний точки подвеса; I - приведенная длина маятника; Р - круговая частота колебаний подве-

са;

g - 9,81 м/с - ускорение свободного падения.

Взяв прибор в руки и перевернув его основанием 1 вверх, можно продемонстри- ровать ув°Д положения равновесия стержня маятника 7 от вертикального. Изменяя амплитуду колебаний точки подвеса б при помощи прорезей 3 и винтов 4, демонстрируют зависимость величины угла увода от амплитуды колебаний точки подвеса.

Применение предлагаемого прибора расширяет дидактические возможности при изучении тем Динамика относительного движения, Элементы колебаний в курсе теоретической механики путем демонстрации влияния вибрационных сил инерции на

2.

устойчивость положения равновесия колебательной системы, расширяется возможность демонстрации, т.к., поворачивая прибор, можно демонстрировать влияние, направления колебаний точки подвеса на поведение маятника.

Формула изобретения Учебный прибор по механике, включающий основание с закрепленным на нем одним своим концом жестким элементом, к другому концу жесткого элемента, совершающему гармонические колебания, подвешен стержень маятника с возможностью свободного качания в вертикальной плоскости, отличающийся тем, что, с целью расширения демонтрационных возможностей, жесткий элемент выполнен в виде пластины из ферромагнитного материала с прорезями на одном конце, через которые пластина закреплена винтами на опоре,а под другим концом на оснований установлен электромагнит переменного тока.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет расширить демонстрационные возможности. Прибор содержит основание, жестко соединенную с ним опору, к которой через прорези винтами прижат один конец пластины, выполненной из ферромагнитного материала, а на другом ее конце, совершающем гармонические колебания относительно основания, установлен шарнир, являющийся течкой подвеса стержня маятника, который имеет возможность свободного качания в вертикальной плоскости. Под свободным концом пластины установлен электромагнит переменною тока. Изменяя амплитуду колебаний, демонстрируют зависимость угла увода от равновесного положения от амплитуды колебаний точки подвеса. 3 ил.

Фиг Л

4

т

Фиг. 2

7

Ш

л

о

6

Фиг.З

В