Способ измерения экспонециального затухания гармонических колебаний осциллятора в вязкой среде

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 060478 (21) 2599628/18-28

Союз Советских

Социалистических

Республик

ni>691697 (51)M. Кл.2 с присоединением звввки МG 01 Н 1/10

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151079. Бюллетень Й9 38 (53) УДК 538.565 ° 4 (088.8) Дата опубликования описания 18.10.79 (72) Автор изобретения

В.Н.Проскурин

I .. тический (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский эне институт им.Г.М.Кржижановского (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО ЗАТУХАНИЯ

ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ОСЦИЛЛЯТОРА В ВЯЗКОЙ

СРЕДЕ

Изобретение относится к области физических исследований и может быть использовано для определения вязкости газов и жидкостей.

Известен способ измерения экспоненциального затухания гармонических колебаний осциллятора в вязкой сре- де посредством измерения амплитуд нескольких колебаний. АмплитудЫ иэмеряют, например, наблюдая Отражение в зеркальце, жестко связанном с осциллятором, делений шкалы (1). Недостатком этого способа является то, что для увеличения точности отсчета амплитуд необходимо вести измерения при больших размерах колебаний осциллятора. Однако экспоненциальная закономерность затухания гармонических, колебаний осциллятора в вязкой среде имеет место при малых скоростях движения осциллятора, когда сила вязкого трения пропорциональна скорости движения осциллято, ра, т .е. при малых размерах колебаний осциллятора. Эти обстоятельства не позволяют увеличить точность измерения затухания колебаний осциллятора, и, в конечном счете, повысйть точность определения вязкости среды.

Наиболее близким по технической сущности к йэобретейию является способ измерения экспоненциального эатуханкя гармонических колебаний осциллятора в вязкой среде путей из-. мерения времени прохождения осцил141 лятором между двумя ФиксированныМи положениями, расположенными симметрично относительно положения равновесия..

Затухание колебаний определяют е по изменению периода колебаний и времени прохождения осциллятором между этими двумя положениями для нескольких последовательнйх колебаний, так как затухание колебаний

2О приводит к увеличению этого временного интервала для каждого последующего колебания по сравнению с пре дыдущим (2).

Такой способ можно применять для измерений слабоэатухающих колебаний, например, при колебаниях осциллятора в среде с малой вязкостью. В случаях большой интенсивности затухания колебаний, например, при коле. баниях осциллятора, в среде с больб9(69) шой вязкостью, измерения этим способом ведут к уменьшению точности.

Причем, чем больше интенсинность затухания колебания, тем больше ошибка измерений. Это объясняется тем, что затухание зависит также от разности времен прохождения осциллятора от каждого фиксированного положения до положения равновесия.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения затухания и повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что фиксируют положение равновесия и измеряют интервалы времени прохождения осциллятором от первой фиксированной точки до положения равновесия и от положения равнонвесия до второй фиксированной точки для нескольких полны колебаний.

На чертеже изображена схема реализации способа.

С осциллятором 1 в виде диска соединено зеркальце 2 ° Осциллятор подвешен на упругой нити 3. На зеркальце 2 падает световой луч от осветителя 4. Отраженный от зеркальца световой луч попадает при движении осциллятора 1 на фотореле 5,6 и 7, которые расположенй н крайнйх фиксированных точках и в положении равновесия включают или выключают приборы для измерения нременй — хронометры

8,9 и 10.

Измерения производят следующим образом.

Фотореле 6 устанавливают так, чтобы при.попадании на него отраженного светового луча от зеркальца 2 осциллятора 1, находящегося в поло жейии равновесия, срабатывал хрбйометр 9 ° Сообщая осциллятору закручинающий импульс, выводят осциллятор иэ положения равновесия. Далее осциллятор совершает свободные затухающие крутильные колебания н вязкой среде, при этом отраженный луч света попадает поочередно на фотореле 5,6 и 7.

При попадании отраженного луча света на фотореле 5 нкюпочается хронометр 8, на фотореле б хронометр 8 отключается и включается хронометр

9, на фотореле 7 хронометр 9 отключается, а хронометр 10 включается. Таким образом измеряются временные интервалы прохождения осциллятором от одного .фиксированного положения, когда отраженный луч света попадает на фотореле 5, до положения равновесия и от положения равновесия до второго фиксированного положения, когда отраженный луч света попадает на фотореле 7. 0 затуханий колебаний осциллятора судят по изменению измеряемых временных интервалов за несколько полных колебаний..

Период колебаний осциллятора изменяют хронометром 9,который включается н момент попадания отраженного светового луча на фотореле 6 прн движении осциллятора в направлении от максимального отклонения в одну сторону к положению равновесия, т ° е. н начале первого полупериода колебаний, и отключается таким же образом при движении осциллятора вновь н том же напранлении, то есть н конце второго полупериода °

При симметричном относительно полбжения равновесия точек отсчета параметры колебательного процесса

15 связаны зависимостью еи з(п жт = ич — +

+ tl (42I1 С1Ы (21 4е3

20 2т где n — число полупериодов; с„и с „ - время прохождения осциллятором между симметричными точками отсчета для и-ого и 1-oro полупериодон колебаний;

Т вЂ” период колебаний;

f u H гп вРемя прохождения осцилля тора от 1-й и 2-ой точек отсчета до положения равновесия для n-ro полупериода колебаний и 1-ro полупериода колебаний соответственноу д - логарифмический декремент затухания колебаний, характеризующий интенсивность процесса затухания колебаний осциллятора в вязкой

40 Подставляя измеренные значения ь hi 7 t4>, 2n и в формулу (1), определяют логарифмический декремент затухания ф . Предла45 гаемый способ позволяет проводитЬ измерения при любой интенсивности и повысить точность результатов измерения.

Фбрмула изобретения

50 Способ измерения экспоненциаль- ного затухания гармонических колебаний осциллятора в вязкой среде, заключающийся в том, что измеряют период колебаний и время прохождения

55 осциллятором между двумя Фиксированными точками, расположенными по обе стороны от положения равновесия, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения затухания колебаний и повышения точности измерений, фиксируют положение равновесия и измеряют интервалы времени прохождения осциллятором от первой фиксированной точки до положения равновесия и от

691697

4, )

Составитель A.Øìàí

Редактор . Я,Аристова техред я.Келемещ корректор н,задерновсхая

Заказ 6202/31 Тираж 766 Подписное

11.;1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Рауыская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная,4 положения равновесия до второй фиксированной точки для нескольких полных колебаний.

И"точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал Теплофизика высоких температур, т.7, Р 5, с.885, 1969.

2. Труды института физики А..I ГСС., 7, с.59, 1960 — прототип.