Прибор для демонстрации параметрических колебаний математического маятника Советский патент 1979 года по МПК G09B23/08 

. -1 ;.

Изобретение относится к учебным пособиям, в частности к приборам для демонстрации параметрических колебаний математического маятника.

Известен прибор для деформации параметрических колебаний математического маятника, содержащий математический маятник, и механизм изменения длины нити маятшпсаСи.

Недостатком црнбора является его надежность и невозможность демонстра ции нелинейных колебаний.

иелью данного изобретения является растяирение функциональных возможностей.

Указанная нель достигается те, 4-145 прибор имеет ограничитель длины нити, выполненный в виде кронштейна с отвер;стием, а механизм изменения длины нити маяггника состоит из электродвигателя, на валу которого закреплен палец, связанный с точкой подвеса , при этом кронштейн закреплен на основании электродвигателя с всхэ2.

можностью вертикального перемещения, а нить маятника пропущена через отвер;стие крошытейна.

При этом, в пальце выполнен паз, для возможности смещения точки подвеса маятника от оси электродвигателя на 1-20 мм.

На чертеже изображен прибор для демонстрации параметрических колебага1Й математического ма$ггника.

На основании 1 прибора установлена стойка 2, к которой крепится основание 3 электродвигателя 4.

На валу электродвигателя 5, закреплен палец 6 с пазом, к которому закрео лена точка подвеса математического ма;ятнйка 7 при помощи винта 8.

На основании 3 при помощи планки 9 и винта 10 закреплен кронштейн 11 о отверстиями 12, через которые пропущена нить математического маятнивии.

Прибор работает следующим образом. При включении электродвигателя 4, вал 5 начинает вращаться вместе с пал цем 6, закрепленным на валу. При вращении вала электродвигателя 5 с постоянной угловой частотой и) точ ка подвеса ма$ггника колеблется по закону периодической функции с той же циклической частотой, а нить подаеса маятника начинает перемешаться вверхувниз (при STOMi изменяется рабочая шш на маятника в пределах от по В-2Ь где - расстояние от оси вала до точки подвеса), что вызывает саморас качку маятника из стороны в сторону (угловые колебания). Для возбуждения маятнике угловых движений любой крат ности по отношению к задающей внеш ней периодической силе необходимо раосчнтать длины 6 свободных, собственных параметрических колебаний и колебаний .высших частот1, исходя из системы неравенства: l,83OVo7 «. 2,243Т/бЕ 0,9979У и/ 1,00р4 O,66657 lt/ 0,666581 а -также подббрать соответствующую глубину модуляпши, определяемую как . Изменение рабочей длины математического Majmnnca производится перемещением кронштейна ъв&рк или вдоль оси подвеса мазтшка. Только после подбора (расчета) заданных длин 6 и соответствукндих глубий модуляции математический маятник wsn нет сам совершать утловьте движения, если включить электродвигатели. Так для .случая субгармонического резонанса (соотношение чгютот 2:1 ифи CSJ - 96/мин. 6 39 см. Ь 0,3 -0,4 см.) маятник, раскачиваясь, будет совершать колебательньте движения с постоянными во времени угловой амплитудой, не превышающей 7-8 граду сов/и, частотой. Такие колебания нааывают линейными и гармоническими. Если увеличить значениеfl вдвое, получим колебания маятника с большей угловой амплитудой. Эти колебания по амплитуде во времени не постоянны, И если пос1роить графическую xapaxi-eристяку этих движений во времени, то она будет подобна графику модулиро ванных колебагшй в электрич«:ком кон туре. Эти колебания можно отнести к периодическим колебаниям. Глубина изменения амплитуды не превосходит 25- ЗО%. Если сместить точку подвеса от оси вала на 10-12 мм, а массу MaKTv ника увеличить от 20 до 380-400 г, тчэ угловые размахи подвеса массы могут достигнуть l6o-lO4 градусов, при этом колебания на время срываются и, если подвес не был оборван, возобновляются снова с тем же конечным результатом. Это движе1ше Masrrника носит характер нелинейных колебаний и автоколебаний. Формула изобретения 1.Прибор для демонстраами параметрических колебаний математического мaот ника, содержащий математический маш нвк и механизм изменения дли1&1 нити маятника, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он имеет огра.. ничнтель длины нити, выполненный в веде кронштейна с отверстием, а механизм изменения длины ннти маятника состоят из электродвнг;ателя, на валу которого закреплен палец, связанный с точкой Подвеса маятника, при этом кротптейн закреплен на основантш длектродввгаТеля с возможностью вертикального перемещенвб, а нить маятника пропущена через отверстие кронштейна. 2.Прибор по п. 1, отличаю щ и и с я тем, nTOJb пальце выполнен паз, для возможности смешения точки подвеса маятника от оси элииродаигателя на мм, Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе 1. А. А, Харкевич, Автоколебания 1954 с. 131-133.