Прибор для демонстрации колебаний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (@382070 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04. 06. 81 (21) 3296742/18-12 с присоединением заявки Но (23) Приоритет—

Опубликовано 1Ы2.82. Ьоллетень М 46

Дата опубликоввния описания 15. 12. 82 (щ М. Кл.з

G 09 В 23/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (Щ УДК 371.66/67 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.В. Марков, Е.В. Гозман и A.Ï. Воронин!

Всесоюзное специализированное научно-производетвенное обьединение "Союзвуэприбор" (71) Заявитель 54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в учебном:процессе высших и средних специальных учебных заведений при изучении гармонических 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, кривошип и штангу, сидящую на оси одного из маятников (1:j.

Однако известный прибор при визуальной регистрации параметров кои лебаний не позволяет воспроизводить колебания с высокой точностью. Кон- струкция прибора не имеет средств для оперативной регулировки параметров 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 взаимоцействующими между собой фрикционными насадками, ус, тановленными на осях маятников,.при, этом возбудитель колебаний выполнен в виде блокинг-генератора, индуктивно связанного с постоянным магнитом, а одна иэ насадок имеет пружину и регулировочную гайку.

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

Устройство выполнено в виде осно вания 1, на котором установлена стойка 2 с кронштейном 3. На кронштейне 3 размещены подшипниковые подвеси 4 и 5, штанги б и 7 маятников, несущие на себе грузы 8 и 9. Грузы 8 и 9 могут перемещаться вдоль штанг б и 7 и закрепляться на них при помощи стопорных винтов 10 и 11.

Оси качания маятников 12 и 13 снаб25 жены фрикционными насадками 14 и 15, Усилие прижатия фрикционных наса,док 14 и 15 регулируется пружиной 16 при помощи гайки 17. В нижней части штанги б закреплен постоянный маг30 нит 18. На основании 1 расположен

982070 также корпус установки 19, внутри которого расположены заторможенный блокинг-генератор 20 частоты колебаний с катушкой, а также сменные грузы маятников, органы электроуправления установкой и клеммы для под- 5 ключения.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 потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Вращением гайки 17 устанавливается необходимое усилие сжатия фрикционных насадок 14 и 15. Грузы 8 и 9 маятников закрепляются в произвольных положениях на штангах маятников б и 7.

Устройство подключается к сети питания напряжением 220 В, частотой 40 Гц. Штанга б первого маятни, ка отклоняется на произвольный угол от положения равновесия и отпускается. При этом он начинает колебаться с собственной частотой колебаний Е„, и часть его энергии колеба.ний эа счет трения между фрикционными насадками 14 и 15 передается второму маятнику. В процессе колебаний первого маятника магнит 18 в 30 момент его прохождения над трансформатором с обмотками .„ и t.> индуцирует в 4„ ток, открывающий транзистор 26. Ток транзистора 26, проходя по обмотке Lz, наводит ЭДС 35 в обмотке,„, вызывающей дальнейшее открывание транзистора 26. Таким образом, происходит лавинообразный процесс. Ток L> создает магнитное поле, которое подталкивает постоян- 4р ный магнит 18 в направлении, согласном с направлением движения первого маятника, т.е. пополняет энергию колеблющегося маятника, расходуемую на преодоление сил трения. По- 45 этому подталкивающие импульсы следуют с частотой равной 2f, т.е. колебания первого маятника являются гармоническими. Перемещая в процессе лабораторной работы груз 8 по штанге б 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 f < = Г1, 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 элементами (пружинами ), и может быть подключено к серийно выпускаемым регистрирующим частоту колебаний приборам.

Формула изобретения

Прибор для демонстрации колебаний, содержащий 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

Р 736160, кл. G 09 В 23/08, 28. 05. 80.