Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 С 09 В 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЛ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР (21) 4315550/31-12 (22) 12.10,87 (46) 30.08.89. Бюл, Р 32 (75) N.Ñ. Хардак (53) 621.593(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 960908, кл. G 09 В 23/08, 1979. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР 1I0 ФИЗИКЕ ДЛЯ

ДЕМОНСТРАЦИИ НЕЗАТУХАЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) 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 воэможностей за счет демонстрации влияния возмущающей силы на парамет- . ры колебаний. Эта цель достигается за счет того, что прибор состоит из гальванометра 1, электрически соеди„„SU„„1504669 A 1

2 ненного 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 l от нулевого положе-, ния. Колебания маятника 6 будут сост- @ ветствовать отклонению стрелки гальванометра 1. С помощью устройства 8 можно изменять положение пластины 4, что соответственно изменяет частоту колебаний гальванометра l. 1 ил. — 1504669

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям по физике и может быть использовано для демонстрации незатухающих колебаний груза в курсе механики.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей за счет демонстрации влияния возмущающей силы на параметры колебаний. !О

На чертеже представлена функциоI

«вуальная схема прибора. ( )

Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических ,колебаний состоит из гальванометра 1, электрически соединенного с катушкой 2, неподвижной алюминиевой плас, тины 3 воздушного электрического кон1 денсатора, подвижной алюминиевой плас- 0, тины 4, шарнира 5 с подвешенным на ! нем маятником 6 с постоянным магнитом 7; ручки 8 для перемещения плас; тины 4 и источника 9 постоянного напряжения, к которому подсоединены 25 обе пластины 3 и 4 через проводник 10. Катушка 2 установлена с наружной стороны неподвижной пластины 3, так что ее ось параллельна оси магнита 7. Магнит 7 прикреплен к маятни- 30 ку 6 так, что его ось перпендикуляр,на плоскости пластины 3 и 4 и находится в плоскости колебаний маятника,,,!

Прибор работает следующим образом.

1

Внешним усилием отклоняется в пер воначальный момент маятник 6 так, 1 ,чтобы постоянный магнит 7 коснулся

;одной из пластин конденсатора, например пластины 4, соединенной с отрица- щ тельным полюсом источника постоянного тока. Получив отрицательный заряд, магнит 7 оттолкнется от этой пластины и под действием сил электрического поля переместится к пластине 3 до сопри- 5 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 пластиной 3.Здесь он

50 снова переэаряжается 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

55 колебания, поддерживаемые постоянным электростатическим полем за счет источника постоянного тока.

Поскольку колебания совершает постоянный магнит 7, то его магнитное поле пересекает витки катушки 2 и создает в нем энакопеременную ЭДС, которая зафиксируется гальванометром 1.

Частота колебаний маятника 6 изменяется за счет изменения силы, действующей на заряд в электрическом поле.

Эту силу мы изменяем путем изменения расстояния между пластинами 3 н 4 конденсатора.

Модуль напряженности электростатического поля (Е равен 1Е1 !

Г1 U откуда1F I = — q, Из полученЧ d ного выражения следует, что с уменьшением расстояния между пластинами 3 и 4 сила F, действующая на заряд, увеличивается, 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 механических колебаний, Формула и 3 о б р е т е н и я

Учебный прибор по физике для демонстрации незатухающих механических колебаний, содержащий установленную на основании стойку с подвешенными на ней маятником с грузом, источник возмущающей силы и измеритель амплитуды колебаний груза, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения дидактических воэможностей эа счет демонстрации влияния возмущающей силы на параметры колебаний, источник возмущающей силы выполнен в виде источника постоянного напряжения, к . раэнополярным клеммам которого подключены металлические пластины, размещенные на основании с возможностью взаимного перемещения, измеритель амплитуды колебаний выполнен в виде катушки, к клеммам которой подключен гадьванометр, а груз выполнен в виде постоянного магнита, ось которого параллельна оси катушки и размещена в плоскости колебаний.