Наглядное пособие для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс

Наглядное пособие для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЫИЕ

ИЗОБРЕТЕ Ы ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик

<1 11953484 (6l ) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22)???????????????? 15.01.81 (21) 3239551>

Опубликовано 23 ° 08 82 бюллетень № 31 (5l)M. Кл. а 01 М 7/00 фЬаударстина и камнтат

СССР во двлам нзобретенкк и оирыткй (53) УДК 620.178..53(088.8) Дата опубликования описания 25.08.82 (72) Авторы изобретения

Г.С. Иигиренко и А.Г. Георгиади (7l) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) НАГЛЯДНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ

ВЛИЯНИЯ ЗАТУХАНИЯ НА КОЛЕБАТЕЛЬНЬ1Й

ПРОЦЕСС

Изобретение относится к наглядным пособиям для демонстрации алияния затухания на колебательный про-. цесс и может быть использовано на уроках, семинарских занятиях и лекциях по физике, теоретической и при- кладной механике в средних школах, профессионально-технических училищах и высших учебных заведениях.

Известно устройство для изучения о влияния затухания на колебательный процесс, представляющее собой механическую колебательную систему, содержащую инерционное тело, соединенное при помощи тяг с упругодемпфирующим средством, закрепленным на основании, ограничительные упоры и устройство для возбуждения колебаний инерционного тела и регулировочную планку (11.

Однако известное устройство не яв- 2о ляется в достаточной степени наглядным и не обеспечивает надежного понимания школьниками и студентами физической сути процесса и запоминаемости увиденного для последующего использования.

Целью изобретения является достижение высокой степени наглядности, характеризующей физическую сущность процесса и надежной запоминаемости с последующим творческим использованием увиденного в инженерной деятельности, а также доступность и про. стота изготовления устройства.

Указанная цель достигается тем, что в наглядном пособии для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс, содержащем инерционное тело, соединенное при помощи тяг с упругодемпфирующим средством, закрепленным на основании, ограничительные упоры, устройство для возбуждения колебаний инерционного тела и регулировочную планку, упругодемпфирующее средство состоит из упругих акустически активных шнуров, закрепленных своими концами на осно953484

3 вании, переплетенных последующими участками с образованием перемычек и расходящихся в середине в виде ромба, кареток, соединенных со свободными концами ромба и с тягами, при этом регулировочная планка расположена- по диагонали ромба и имеет паз, в котором установлены каретки.

При этом пособие имеет датчики температуры и конденсаторы, располо- 1о женные вокруг перемычек и соединенное с ними регистрирующее устройство.

На фиг. 1 изображено предлагаемое наглядное пособие, общий вид в аксонометрической проекции; на фиг. 2 — 5 конструктивное исполнение предлагаемого наглядного пособия.

Предлагаемое наглядное пособие для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс содержит инер1 ционное тело в виде двух масс 1 и

2, соединенных посредством тяг 3 и 4 с упругодемпфирующим элементом 5, закрепленным на расположенном в горизонтальной плоскости неподвижном . 35 основании 6, регулировочную"планку 7, (показана на чертежах пунктиром), имеющую воэможность перемещаться по ,,закрепленным на основании б верти:кальным стойкам 8 и 9, жестко закреп-щ ленные на упругодемпфирующем элементе

1каретки 10 и 11 с подвижными роликами 12 и 13, два электромагнитных возбудителя 14 и 15, имеющих возможность работать в синхронном режиме и расположенных под массами 1 и 2 соответственно и служащими для возбуждения вынужденных и свободных колебаний масс 1 и 2. вследствие приложения к ним одинаковых по амплитуде и фазе вибрационных воздействий, телескопические упоры 16- 19, надетые .на свободные участки, а также два комплекта датчиков температуры 20

1 и 21, расположенных вдоль перемычек, и два конденсатора 22 и 23, между обкладками которых расположены пере мычки. Датчики температуры и конденсаторы соединены через измерительный тракт 24 с регистрирующими прибо

50 рами 25 и 26. Упругодемпфирующий элемент 5 предлагаемого наглядного пособия выполйен цельным из . двух первоначально прямолинейных (фиг. 2) отрезков Q Ü и С 3 шнура, переплетен55 ных затем частью своих участков таким образом, что образуют очертания трех расположенных, например в горизонтальной плоскости, соосных reoметрических фигур - двух треугольников с1СЮ и ЪЙ8 и ромба Ц при этом основания OC и Ьд треугольников забазированы на неподвижном основании б и их вершины 8 и В соединены с двумя противолежащими вершинами - : и М ромба (Ccf, а сК) посредством "плавающих" перемычек

Я и К1, каждая из которых состоит из двух переплетенных отрезков шнура, -а две другие вершины ромбаи {У жестко зафиксированы в каретках 1О и 11, к которым прикреплены гибкйе тяги 3 и 4 с подвешенными на них массами 1 и 2. При этом каретки

10 и 11 имеют возможность перемещаться на своих роликах 12 и 13 вдоль паза, расположенной вдоль диагонали ф ромба пленки 7. При своем перемещении регулировочная планка вызы- вает дополнительное натяжение прямо,.линейных отрезков шнура упругодемп1фирующего элемента (т.е. изменяет его упругость) и изменение силы тре ния в перемычках Е5 и kf. На обращенных друг к другу торцах каретки 10 и 11 имеют соосные конические бойки

27 и 28, которые наравне с телескопическими упорами могут выполнять функцию ограничителей максимальной амплитуды колебаний. Упругодемпфирую щий элемент 5 выполнен из тонкого, плотного,. акустически активного (т.е. издающего при трении довольно . громкое специфическое "шуршание"), упругого, например капронового, шнура. Данный шнур имеет такие параметры, что он не вытягивается под долговременной нагрузкой (т.е. при лю— бом числе циклов нагружения синусоидальной возмущающей силой), т.е. не увеличивая свою первоначальную длину, не провисает и обладает стабильными упругими свойствами.

Предлагаемое .наглядное пособие для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс работает следующим образом.

При эапитке электромагнитных возбудителей 14 и 15 появляется вынужденная синусоидальная сила заданной амплитуды и частоты, приложенная к массам 1-2 и передаваемая от них через тяги 3-4 на упругодемпфирующий элемент 5, в результате чего массы 1 и 2 совершают вынужденные колебания, а каретки 10 и 11 перемещаются на роликах 12 и 13 вдоль паза ре-, гулировочйой планки 7. При этом

55.5 9534 упругодемпфирующий элемент 5 на npo тяжении каждого периода колебаний меняет свою. конфигурацию, возвращаясь в конце периода в исходное состояние таким образом, что длины его свобод. ных и переплетенных участков изменяются с частичным переходом друг в друга — переплетенные участки 8f и

КВ, которые по существу являются в динамике "плавающими" перемычка- 1î ми, при-. перекручивании на одном торце расплетаются, на другом автоматически сплетаются, в результате чего длины свободных участков упругодемпфирующего элемента изменяются. Когда 15 во время первого полупериода колебаний каретки 10 и 11 расходятся, упругодемпфирующий элемент начинает упpyro менять свою конфигу рацию таким образом,- что вследствие перекручивания перемычек 6 и 6 длины свободных участков f, о к, к g, 3 f, образующих стороны ромба увеличивают свою длину и натягиваются - тем боль. ше, чем больше размах колебаний каре- 25 ток, а боковые стороны OC и СЯ, Rb и обоих треугольников уменьшают свою длину и увеличивают за счет возрастания продольного натяжения свою упругость (угол при вершине 5в треугольников при этом разумеется тоже увеличивается), при этом пере-! мычка Bf на торце 1 расплетается, а на торце 6 сплетается, аналогично ведет себя и симметричная ей перемычка, Когда каретки сближаются происходит обратное. Наблюдатель визуально наблюдает как при колебании кареток перемычки как бы "плавают" о туда и обратно, т.е. совершают возвратно-поступательное движение в направлении продольной оси упругодемп фирующего элемента. При этом деформа. ция каждого иэ свободных участков упругодемпфирующего элемента в его .

45 продольном направлении (т.е. вдоль собственной оси) на порядок и более меньше размаха колебаний кареток.

Свободные участки Oe, Ce,-(,(., р, kh, Я, 69, Ч упругодемпфирующего элемента определяют упругие (жесткостные, а вместе с ними резонансные) свойства механической колебательной системы; а переплетенные участки) т.е. "плавающие" перемычки 61 и КЕ - рассеивающие свой84 . 6 ства, поскольку в них при перекручивании возникает большое па величине трение между составляющими их двумя участками шнура, каждый иэ которых представляет собой спираль двойной кривизны, охватываемую по всей длине другой подобной спиралью:, при прокручивании одна спираль как бы обкатывается по другой, в результате чего эти два участка трутся друг о друга по всей своей боковой поверхности, поскольку на этих поверхностях возникают довольно большие по величине силы "нормального" давления.

Предлагаемое наглядное пособие . обладавт не только хорошими демонстрационными качествами, но и имеет хорошие технико-экономические показатели.

Формула изобретения

1.Наглядное пособие для демонстрации влияния затухания на колебательный процесс, содержащее инерционное тело, соединенное при помощи тяг с упругодемпфирующим средством, закрепленным на основании, ограничитель. ные упоры, устройство для возбуждения колебаний инерционного тела, и регулировочную планку, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения наглядности, упругодемпфирующее средство состоит иэ упругих акустически активных шнуров, закрепленных своими концами на основании, переплетенных последующими участками с образованием перемычек ,и расходящихся в середине в виде ром. ба, кареток, соединенных со свободными концами ромба и с тягами, при этом регулировочная планка расположена на диагонали ромба и имеет паз, в котором установлены каретки.

2. Пособие по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно имеет датчики температуры и конденсаторы, расположенные вокруг перемычек, и соединенное с ними регистрирующее устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. И., "Наука", 1964, с. 96-97 (прототип).

953484

Заказ 2 5/ 9 Тираж 87

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна

Составитель Г. Самбикина

Редактор С. Патрушева Техред А. Ач Корректор А. Гриценко