Устройство для демонстрации колебательных процессов

",ЭНСТРАЦ 1СОВк средств ЬО ДЛЯ ДЫХ ПРОЦЕие относит ряде,"екцио у"тр"сте а" анса, тухаиев ебабзн 1 и дисза обретен и сти путем ости про баний.приведен а фиг,2 -является повыше беспечения линей сса затухания от Целью из ние наглядно ной зависи)л скорости коле На фиг.1 устройства; нграфическая схем вид А на фиг.1; н г ОсудАРст Ве гюыи КОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Кортнев А.ВРублев Ю.В., Куценко А,ИПрактикум по физике. М 1965, с.110-114 стности к учебным приборам л ожет быт. ипсльзовэно в ых наглядньх экспериментсс Изобретение относит"я к средствам обучения, в частчости к учебным прибсрам по физике, и может быть широко использовано в ряде лекционны наглядных экспериментов, таких, например, как демонстрация собственных колебаний системы, вынужденных колебаний, резон затухающих колебаний, декрел 1 ента эа ния и т,д., и найдет широкое применен таких курсах физики, как "Оптика", "Кол ния и волны", "Спектроскопия" и т,д,1707613 А 1 по физике при изучении колебаний. Цель изобретения - повышение наглядности путем обеспечения линейной зависи."1 о:ти затухания от скорости колебаний. Устройс 1 во для демонс 1 рац 1 и колебательных процес. сов соДержит колебательный элемент в в 11 де градуированного диска. кинематически сьязанный с приводом возмущающей с лы, ь средство для затухания колебаний. Д,1 сподвешен в горизонтальной плоскос 1,1 с возможностью коле заний вокруг под.Са. а СРЕДСТВО ЗатУлань,Я ВЫОПЛНЕНО В ВИДЕ КОН 11- ческого ста ана с вязкой жидкос-ьо н по ещенного в него с воз;ложнссть о.1. ";н глубины погружен,1 кон,1 ческого.;., з ЗаННОГО С ДьСксы Г С "Е: ВСЛ Шта1, Соосной с диском, 3 ил,4 иг.3- граф 1 це а;- хемаачт,тельных процессов содерж;1 т связз-,ь,1 состоикой 1 колебательны;1 элемен- в видеградуированного д ока 2. подьешенный вгоризонтальной плоскости с возможностьюколебания вокруг под=еса 3,Средство для эатуха н,1 я колека 2 состоит из конического стах.полненного вязкой жидкостью 5 ипомещенного в него ксничесхо;о пологогруза б, установленного на штанге 7 соосной с подвесом 3 с возможностью изменения глубины погружения. Погружениерегулируется винтом 8, Привод возмущающей силы состоит из электродвигателя 9,регулятора 10 числа оборотов. Двигатель со 17076135 10 15 20 25 30 35 40 50 55 единен с кривошипно-шатунным механизмом 11, связанным посредством нити 12 ипсвсротного блока 13 с установленным навтулке 14 рычагом 15, При этом втулка установлена нэ стойке 1 и связана с подвесом 3диска 2, Один конец рычага 15 являетсяидивтором положения возмущающей силы, а друой онец прикреплен к неподвижной амортизирующей пружине 16. Шкаладиска 2 служит для измеренияамплитудыколебаний, указатель 17 - для установкиначального положения и отсчета амплитуды, Шкала возмущающей силы выполнена ввиде градуированной неподвижной втулки10, устэнселенной нэ стойке 1,Устройство для демонстрации колебательных процессов (Фиг,3) шкала для измерения амплитуды колебаний неподвижна, арегулируемый указатель 17 находится наке, прицел для установки начального по.-,+еня указатель 17 1 ложно перемещать. тсс,тельно диска 2.Устр; ство для делснстрэции колебае"ьных процессов работает следующимПри олебэн груза, подвешенного напсу.не, зависимость амплитуды и Фазысынукденых колегэщ й от частоты остаетсч в силе и для крутильных колебаний. Нужн, тельс вс всех Формулах заменить силыл.лентами соответствующих сил, массугр;эа - моментом инерции дискэ, коэффиц -нт жесткости пружины - модулем кручей,;я псдвеса, а координату груза - угломпсэсрстэ диска, поэтому преобразованияпс, есдят к зависимости угла псеэрста /, ввиде состнсшенияо) А,/ эи /где ос-, - собствсннэч (кругсвэя) частотао" ебэиий тела;- Чаотата ЕЬ ЧужДЭЮЩЕй СИЛЫА - амплитуда кслебэний тела при данной частоте вынуждэюще, силы;рез - амплтуда его колебания при резснэнсе,Есл диск 2 повернуть нэ некоторыйу;сл " вохрг верткаленой оси, а зэ.емо 1,стть. с се Г,дет совершать вокругэ и сс кру;и;н". слебэня с сэбственНС, ЧЭСТСТСЙ С, КСТСЭЯ ЭЭВ;СИТ ОТ ЛСмента инерци д.скэ 2 цлесте с ксническилгрузом б и лСдуля рученя подвеся 3, Благодаря внутренелу трению, возникающему в слое вязкой ж дкссти ле:ду стехэмгруза бстэ:ээ 4, нэ груз б действ,егмомент сил, прспср,иснэльиый углсьос корост д, сэ и я:,эы вэющй ээтухэчеего колебэнй. Зэт; эне увелич вается при опускании конического груза 6 в вязкую жидкость 5, поскольку при этом зазор между стенками груза 6 и стакана 4 уменьшается с увеличением глубины погружения конического груза в вязкую жидкость 5,Устройство для демонстрации колебательных процессов используется следующим образом,Индикаторы 17 и 15 шкал устанавливают в нулевое положение путем их передвижения при выключенной возмущающей силе,При демонстрации определения периода и частоты собственных колебаний вынуть конический груз 6 из вязкой жидкости 5 вверх и закрепить винтом 8. Отклоняют рукой маятник на фиксированное положение и, измеряя среднее время То заданного числа колебаний, демонстрируют определение1 частоты собственных колебаний до = . - .оДля демонстрации декрементэ затухания колебаний конический груз б опускают на фиксированный уровень в конический стакан 4 с вязкой жидкостью 5, Отклоняют рукой диск 2 на фиксированное положение Ао и отпускают. При возвращении в исходное положение диска 2 последовательно фиксируют значения его положения по шкале. например АЪ,А 2,".,Ап отклонения в относительных единицах шкалы, и определяют декремент затухания колебаний по соотноАпшению Ь = - и соответственно логаАл рифмический дЕкрелект затухания; и Ьср 2,319 Ь ,.Для демонстрации вынужденных колебаний включают электродвигатель 9, регулятором оборотов двигателя 10 устанавливают частоту возмущающей силы по шкале 18 и фиксируют амплитуду отклонения диска 2 по его шкале, затем, изменяя частоту возмущающей силы, показывают изменение амплитуды кслебаний диска 2 в зависимости от возмущающей силы и прохождение колебательной системы через резонанс, прицел прибор дает воэможность наглядно убедиться в том, что вначале при МалЫХ чгСТОТЭХ Возбу,КдЭЮщЕй СИЛЫ (дО рЕ- зонэнсэ нэпрэвленир кс 1 ебаний возмущающей силы и дис.э сопэдэют: стрелки по шкале 16 и по шкале диска 2 движутся в одну сторону одновременно. Наоборот, при прохождении резо эргэ,после резонанса) направление колебаний возмущающей силы и диска 2 противоположны; колебания диска 2 отстают по фазе ст колебаний возмущающей силы на 160.Изменяя затухание колебательной системы путем изменения положения подвижного конического груза 6 в вязкой жидкости 5, демонстрируют угол сдвига фаэ между возмущающей силой и колебаниями диска. При этом учитывают, что колебания возму щгющей силы отстают по фазе от колебаний диска. При этом также имеется возможность ность затухающих колебаний диска за счет изменения положения конического груза в вязкой жидкости, 10 Таким образом, устройство для демонстрации колебательных процессов дает воэможность демонстрировать такие колебательные процессы, как собственные 15 колебания и их частота. декремент затухания и возможность его анализа, резонансные колебания с возможностью визуализации фазовых соотношений между возмущающей силой и колебаниями маят ника. затухающие колебания и их фаэовые соотношения.Формула изобретения устройство для демонстрации колебательных процессов, содержащее связанный со стойкой колебательный элемент в виде градуированного диска, кинематически связанный с приводом возмущающей силы, и средство для затухания колебаний, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения наглядности путем обеспечения линейной зависимости процесса затухания от скорости колебаний, диск подвешен на стойке в горизонтальной плоскости с возможностью колебаний вокруг подвеса, средство затухания выполнено в виде конического стакана, заполненного вязкой жидкостью, и помещенного в него с воэможностью изменения глубины погружения конического груза, связанного с диском посредством штанги, расположенной соосно с подвесом диска,1707613 Фиг Составитель М. Коноваленкоедактор Л, Гратилло, Техред М,Моргентал Корректор Н, Ревс енно-издательский комбинат "Пате жгород, ул.Гагарина, 10 Прои аказ 268 ВНИИ Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5