Прибор для демонстрации колебаний Советский патент 1982 года по МПК G09B23/08 

541 ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к учебнЬм приборам и может быть использовано в учебном процессе высших и средних специальных учебных заведений при изучении гаЕ«ионических колебаний связанных систем.

Известен прибор для демонстрации колебаний связанных систем, содержащий два физических Маятника, средство взаимодействия маятников, выполненное в виде пружин, и возбудитель колебаний, имеющий электродвигатель , кривомип и штангу, сидящую на оси одного из маятников 1-.

Однако известный прибор при визуальной регистрации параметров коя лебаний не позволяет воспроизводить колебания с высокой точностью. Конструкция прибора не имеет средств для оперативной регулировки паргилетров колебаний.

Цель изобретения - повышение точности регистрации параметров колебаний при изменении взаимодействия маятников.

Поставленная цель достигается тем, что прибор для демонстрации колебаний, содержащий два физических маятника, средство взаимодействия маятников и возбудитель колебаний.

снабжен постоянным магнитом,- закрепленным на свободном конце одного из маятников, и взаимодействукявдми между собой фрикционными насадками, yc-f тановленными на осях маятников, при этом возбудитель колебаний выполнен в виде блокинг-генератора, индуктивно связанного с постоянным магнитом, а одна из насадок имеет

10 пружину и регулировочную гайку.

На фиг.1 изображено конструктивное выполнение устройства на фиг.2электрическая схема заторможенного блокинг-генератора.

15

Устройство выполнено в виде основания 1, на котором установлена стойка 2 с кронштейном 3. На кронштейне 3 размещены подшипниковые подвесы 4 и 5, штанги 6 и 7 маятни20ков , несущие на себе грузы 8 и 9. Грузы 8 и 9 могут перемещаться вдоль штанг 6 и 7 и закрепляться на них при помсици стопорных винтов 10 и 11. Оси качания маятников 12 и 13 снабжены фрикционными насадками 14 и 15. Усилие прижатия фрикционных наса,док 14 и 15 регулируется пружиной 16 при помощи гайки 17. В нижней части штанги 6 закреплен постоянный магнит 18. На основании 1 расположен также корпус установки 19, внутри которого расположены заторможенный г локинг-генератор 20 частоты колеба ний с катушкой, а также сменные гру зы маятников, органы электроуправления установкой и клеммы для подключевин частотомера ( не показаны). Блокинг-генератор 20 содержит трансформатор 21, резисторы 22 и 23 конденсаторы 24 и 25, транзистор 26 диод 27 и шину 28 нулевого потенциа ла. Устройство работает следующим об разом. Вращением гайки 17 устанавливает ся необходимое усилие сжатия фрикционных насадок 14 и 15. Грузы 8 и маятников закрепляются в произвольных положениях на штангах маятников б и 7. Устройство подключается к сети питания напряжением 220 В, частотой 40 Гц. Штанга 6 первого маятни1ка отклоняется на произвольный угол от положения равновесия и отпускает ся. При этом он Начинает колебаться с собственной частотой колебаний f, и часть его энергии колеба.ний за счет трения между фрикционными насадками 14 и 15 передается второму маятнику. В процессе колеба ний первого маятника магнит 18 в момент его прохождения над трансфор матором с обмотками L, и Ц индуцирует в L, ток, открывающий транзистор 26. Ток транзистора 26, проходя по обмотке L / наводит ЭДС в обмотке L, , вызывающей дальнейшее открывание транзистора 26. Таки образом, происходит лавинообразный процесс. Ток L..J создает магнитное поле, которое подталкивает постоянный магнит 18 в направлении, согласном с направлением движения первого маятника, т.е. пополняет энергию колеблющегося маятника, расходу мую на преодоление сил трения. Поэтому подталкивающие импульсы следуют с частотой равной 2f, т.е. ко лебания первого маятника являются гармоническими. Перемещая в процессе лабораторной работы груз 8 по штанге 6 и закрепляя его гайкой 10, добиваются совпадения собственных колебаний первого и второго маятников. При этом второй маятник, состоящий из штанги 7 и груза 9, начинает соединять резонансные колебания с частотой «2 f , т.е. с частотой воздействия на него силы трения между фрикционными насадками 14 и 15. Таким образом, система их двух маятников, являющаяся автономной неконсервативиой системой, совершает периодические колебания и, следовательно, является автоколебательной а ее колебания - автоколебаниями. При этом амплитуда и частота автоколебаний определяются толь ко свойствами самой системы, т.е. собственными частотами колебаний маятников и величиной подталкивающих импульсов со стороны трансформатора 21. Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить точность воспроизведения собственных колебаний маятников. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет более простую конструкцию за счет отсутствия в нем электропривода с кривошипом и возбуждающей системы,, образованной упругими элeмdнтaми ( пружинами ), и может быть подключено к серийно выпускаемым регистрирующим частоту колебаний приборам. Формула изобретения Прибор для демонстрации колебаний, содержашлй два физических маятника, средство взаимодействия .маятников и возбудитель колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации параметров колебаний при изменении взаимодействия маятников, он снабжен постоянным магнитом, закрепленным на свободном конце одного из маятников, и взаимодействующими между собой фрикционными насадками, установленными на осях маятников, при этом возбудитель колебаний выполнен в виде блокинг-генератора, индуктивно связанного с постоянным магнитом, а одна из насадок имеет пружину и регулировочную гайку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 736160, кл. GI 09 В 23/08, 28.05.80.

/J

w

Фиг.1

П .«2

5ход

-yi

2206