Учебная установка для демонстрации и исследования параметрических колебаний маятника

 

1. УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКА, состоящая ИЗ основания, стойки,.закрепленного на стойке математического маятника, нить подвеса которого расположена в отверстии регулируемого по положению ограничителя дли .ны нити и соединена с регулируемой по положению осью подвеса, связанной с механизмом изменения длины нити маятника, имеющим привод, отличающаяся тем, что,с целью повышения наглядности демонстрации и расширения эксплуатационных возможностей, она имеет датчик угла отклонения маятника, выполненный в виде соединенной со стойкой и ограничителем длины нити маятника плоской пружины с тензодатчиком, датчик линейных перемещений нити, состоящий из кулачка, закреплецного на валу привода, и закрепленной на стойке плоской пружишл с тензодатчиком, контактирующей с кулачком, двухканальный видеоконтрольный блок с усилителем, электрически соединенный с датчиками, датчик длительности и числа периодов колебаний, состоящий из фотоэлемента и взаимодействующей с ним пластины, установленной на маятнике, электросекундомер и счетчик числа периодов колебаний , электрически связанный с О) фотоэлементом.. 2. Установка по п. 1, отличающаяся , тем, что она имеет установленную на стойке пластину со шкалой измерения изменения длины пути и угла отклонения маятни ка в виде параллельных секторных ду и индекс, закрепленный на нити маятника напротив шкалы. 35 :л to :п

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 (111 г ц51) C 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ("

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3485 308/18-1 2 (22) .19. 0 8 . 82 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) А .М .Ходорович, В.М. Пальмиин, Г.A.КKоoр о Jл«еe«в «и H JЛ1. . (П).Ильина (71) Всесоюзное специализированное научно-производственное объединение

".Союэвузприбор" (53) 535.08 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 651401, кл. G09 В 23/08, 1977 (54) (57) 1 . УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ДЕМОНСТРАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТ-, РИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ МАЯТНИКА, состоящая из основания, стойки, закрепленного на стойке математического маятника, нить подвеса которого расположена в отверстии регулируемого по положению ограничителя дли.ны нити и соединена с регулируемой по положению осью подвеса, связанной с механизмом изменения длины нити маятника, имеющим привод, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения наглядности демонстрации и расширения эксплуатацион««ых возможностей, она имеет датчик угла отклонения маятника, выполнен«ий в виде соединенной со стойкой и ограничителем длины нити маятника плоской пружины с тензодатчиком, датчик линейных перемещений нити, состоящий из кулачка, закрепленного на валу привода, и закрепленной на стойке плоской пружины с тензодатчиком, контактирующей с кулачком, двухканальный видеоконтрольный блок с усилителем, электрически соединенный с датчиками, датчик длительности и числа периодов колебаний, состоящий из фотоэлемента и взаимодействующей с ним пластины, установленной на маятнике, электросекундомер и счетчик числа периодов колебаний, электрически связанный с е фотоэлементом.

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я. тем, что она имеет установленную на стойке пластину со шкалой измерения изменения р длины пути и угла отклонения маятника в виде параллельных секторных ду и индекс, закрепленный на нити маятника напротив шкалы .

101 752 5

Изобретение относится к учебный приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики °

Известна учебная установка для демонстрации и исследования парамет- 5 рических колебаний маятника, состоящая из основания, стойки, закрепленного на стойке математйческого маятника, нить подвеса которого расположена в отверстии регулируемого по полбжению ограничителя длины нити и соединена с регулируемой по положению осью подвеса, установленной на механизме изменения длины нити маятника, имеющем привод g1). f 5

Недостатком известной учебной установки является отсутствие измерительных средств параметров колебаний Маятника, позволяющих наглядно представить характер его колебаний и расширить эксплуатационные возможности установки.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстраций и расширение эксплуатационных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что учебная установка для демонстрации и исследования параметрических колебаний маятника, состоя- 30 щая из основания, стойки, закрепленного на стойке математического маятника, нить подвеса которого расположена в отверстии регулируемого по положению ограничителя длины нити и соединена с регулируемой по положению осью подвеса, установленной на механизме изменения длины нити маятника, имеющем привод, имеет датчик угла отклонения маятника, выпол-. 0 ненный в виде соединенной со стойкой и ограничителем длины нити маятника плоской пружины с тензодатчиком, датчик линейных перемещений нити, состоящий из кулачка, закрепленного на валу привода, и закрепленной на стойке плоской пружины с тенэодатчиком, контактирующей с кулачком, двухканальный видеоконтрольный блок с усилителем, 50 ,электрически соединенный с датчиками,, (датчик длительности и числа периодов; .колебаний, состоящий из фотоэлемента и взаимодействующей с ним пластины, установленной на маятнике, . электросекундомер и счетчик числа периодов колебаний, электрически связанные с фотоэлементом, Кроме того, установка имеет установленную на стойке пластину со 60 шкалой измерения изменения длины нити и угла отклонения маятника в виде параллельных секторных дуг и индекс, закрепленный на нити ма- 1 ятника напротив шкалы. 65

На фиг. 1 изображена установка, вид спереди на фиг. 2 — то же, вид сбоку.

Учебная установка для демонстрации и исследования параметрических колебаний маятника состоит из основания 1, стойки 2 математического маятника 3 с нитью 4, пропущенной через отверстие 5 ограничителя б длины нити, закрепленного на хомуте

7 с винтом 8 при помощи кронштейна

9 и пластинчатой пружины 10 с наклееныям на нее тенэодатчиком 11, закрепленного также на хомуте 7 кронштейна 12 с вертикальной линейкой 13 и шкалой 14 с изображением параллельных секторных дуг 15, одна из которых имеет угловую .градуировку 16, индекса 17, закрепленного на нити 4 против шкалы 14 механизма изменения длины нити, содержащего кривошип 18,, на котором закреплен конец нити, установленные в отверстии 19 планки 20, привод 21 с регулятором 22 скорости вращения и валом 23, кулачок 24, установленный на валу 23, пластинчатую пружину

25 с тензодатчиком 26, взаимодействующую с кулачком, фотодатчика 27, соединенного с злектросекундомером

28 и со счетчиком числа периодов 29, пластины 30, установленной на маятнике 3, и двухканального видеоконтрольного блока с усилителем (не показан), соединенным с тенэодатчиком

11 и 26.

При работе на установке, перемещая хомут 7, устанавливают по шкале

14 заданную длину нити 4 маятника

3, по электросекундомеру 28 и счетчику числа периодов 29 определяют длительность и число периодов колебаний маятника 3, а затем расчетным путем определяют частоту собственных колебаний маятника 3. Затем запускают привод 21.

Нить 4 и вместе с ней пластина

30 начинают совершать возвратно-поступательное вертикальное перемещение благодаря изменению пбложения кривошипа 18. Пластина 30 пересекает луч Фотодатчика 27, сигнал с которого поступает на электросекундомер 28 и счетчик числа периодов 29, по которым определяют длительность и число периодов изменения длины нити 4, исходя из которых рассчитывают частоту изменения длины нити 4.

Далее путем изменения частоты вращения двигателя,21 с помощью регулятора 22 добиваются, чтобы частота изменения параметра была в два раза больше частоты колебаний маятника 3 для обеспечения параметрического резонанса.

Задав небольшое отклонение маятнику 3 (3-4 ), по шкале 14 наблю1067525 дают нарастание амплитуды колебаний маятника 3 и производят сравнение действительной амплитуды колебаний с расчетной. Одновременно с этим сигналы с тензодатчиков 11 и 26 поступают на двухлучевой осциллограф, на экране которого наблюдают характер изменения параметров колебаний маятника 3 и производят соответствующие изменения частоты, амплитуды и фазы колебаний маятника 3 и изменений параметра.

Изменяя частоту вращения двигателя 21 регулятором 22 и расстояния оси подвеса от оси вала 23, исследуют колебания маятника 3 при разных !5 соотношениях частоты изменения дли аю нити и.частоты собственных колебаний маятника 3, а также прй различных амплитудах его колебаний.

При этом для обеспечения параметрического резонанса в каждом случае необходимо совпадение фаэ колебаниЯ длины нити и колебаний маятника 3, что достигается незначитель ым и кратковременжм изменением частоты вращения двигателя 21 регулятором

22 при наблюдении колебаний на экране двухлучевого осциллографа.

Использование данной установки в учебном процессе позволяет повысить наглядность демонстрации и усваеваемость обучаемыми материала:, относящегося к разделу физики, изучающему колебания и волны °

106 7525

Zf 2Р 2

Составитель Б. Андреев

Редактор Т. Веселова Техред С.Легеэа Корректор Ь. Билак

Заказ 11214/53 Тираж 451 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4