PL211193B1 - Wahadło chaotyczne - Google Patents

Description

(11) 211193 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 379591 (51) Int.Cl.

G09B 23/06 (2006.01) G09B 23/18 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 04.05.2006 (54)

Wahadło chaotyczne

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	UNIWERSYTET ŁÓDZKI, Łódź, PL
12.11.2007 BUP 23/07	(72) Twórca(y) wynalazku:
	STANISŁAW BEDNAREK, Łódź, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2012 WUP 04/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Błażej Rózga

PL 211 193 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wahadło chaotyczne, mające zastosowanie w laboratoriach fizycznych i eksploratorach do badania chaosu deterministycznego, szczególnie w ruchu trójwymiarowym.

Znane wahadło chaotyczne, opisane jest na stronie internetowej Pomorskiej Akademii Pedagogicznej w Słupsku i dostępne pod adresem http://gryfwsp.slupsk.pl/~damian/zabawki/it-html/Indie.html. Wahadło to składa się ze stalowej kulki zawieszonej na nitce nad magnesem pierścieniowym, umieszczonym poziomo wewnątrz podstawy, z którą połączony jest wspornik służący do przywiązania górnego końca nitki. Do zewnętrznej powierzchni podstawy przyklejona jest plansza podzielona na sektory, w których znajdują się rysunki przedstawiają ce sytuacje na boisku pił karskim. Po odchyleniu kulki od pionu wykonuje ona wahania chaotyczne w płaszczyźnie poziomej, spowodowane nieliniową zależnością siły oddziaływania kulki z magnesem od ich wzajemnej odległości.

Na tej samej stronie internetowej opisane jest również wahadło chaotyczne nazywane wahadłem Todda. Wahadło to składa się z kształtki w postaci litery T osadzonej na poziomej osi a na końcach ramion tej kształtki znajdują się połączone z nią, również przy pomocy osi, dwie prostokątne sztabki. Po wychyleniu kształtki z położenia równowagi wykonuje ona wraz ze sztabkami drgania chaotyczne w płaszczyźnie pionowej, spowodowane większą niż dwa liczbą stopni swobody układu kształtki i sztabek.

Znane jest również ze strony internetowej o adresie file://J:\files\mech\pajacyk.htmI wahadło chaotyczne zwane czeskim pajacykiem. Wahadło to stanowi drewniana figurka pajacyka z przegubowo przymocowanymi rękami przez końce, których przechodzi pozioma oś ułożyskowana we wsporniku i zakończona korbką. Podczas obracania korbką ręce pajacyka zostają wprawione w ruch dzięki siłom tarcia, działającym między powierzchniami otworów w rękach i osi. Przy dostatecznie dużej prędkości kątowej osi figurka pajacyka odchyla się od pionu i wykonuje, co pewien czas pełne obroty, przy czym ruchy te mają charakter chaotyczny.

Także ze strony internetowej o adresie file:J:\files\elmag\piłkarz.html znane jest wahadło chaotyczne, podobne do wahadła opisanego na stronie internetowej Pomorskiej Akademii Pedagogicznej z tą róż nicą , ż e zamiast magnesu pierś cieniowego w podstawie wahad ł a znajduje się sześć magnesów dyskowych, umieszczonych po jednym pod poszczególnymi rysunkami, przedstawiającymi sytuacje na boisku piłkarskim.

Z kolei z artykułu Stanisława Bednarka, pt. „Doświadczenia wprowadzające do teorii zjawisk chaotycznych”, zamieszczonego w czasopiśmie „Postępy Fizyki” w 2000 r., Tom 51, Zeszyt 5, znane są trzy wahadła chaotyczne. Pierwsze z nich jest analogiczne do wahadła opisanego na stronie internetowej Pomorskiej Akademii Pedagogicznej z tą różnicą, że nie ma planszy z rysunkami na podstawie wahadła. Drugie wahadło jest identyczne z opisanym wcześniej wahadłem Todda. Trzecie wahadło stanowi płaska figurka pajacyka osadzona na prostopadłej do niej poziomej osi przymocowanej do wspornika. Figurka ta składa się z trwale połączonych płaskowników i krążka, tworzących głowę, tułów, ramiona i górne części nóg pajacyka. Na końcach tych płaskowników osadzone są cztery osie, na których mogą obracać się zawieszone za koniec cztery płaskowniki, tworzące ręce i dolne części nóg pajacyka. Po odchyleniu tułowia pajacyka od pionu i puszczeniu swobodnie, tułów wraz z czterema ruchomymi płaskownikami wykonuje drgania chaotyczne, spowodowane dużą liczbą stopni swobody układu.

Wszystkie znane z wymienionych w stanie techniki przyrządy charakteryzują się tym, że pozwalają na pokazanie ruchu chaotycznego tylko w układzie dwuwymiarowym, co znacznie ogranicza zakres badań.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że wahadło chaotyczne, złożone z ferromagnetycznej kulki zawieszonej na nierozciągliwej nici nad pierścieniowym magnesem, przymocowane jest do końca płaskiej, poziomej sprężyny, której drugi koniec przymocowany został do wspornika połączonego z nieferromagnetyczną podstawą. Na podstawie znajduje się magnes, natomiast pod sprężyną na wsporniku umieszczony jest ogranicznik jej ruchu stanowiący sztywny, poziomy pręt.

Główną zaletą wahadła chaotycznego według wynalazku jest możliwość badania ruchu chaotycznego w trzech wymiarach. Dodatkowymi zaletami są prostota konstrukcji i niezawodność działania.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wahadło w widoku z boku, natomiast fig. 2 przedstawia widok wahadła z góry.

Wahadło chaotyczne według wynalazku składa się z ferromagnetycznej kulki 1, zawieszonej na nierozciągliwej nici 2 nad pierścieniowym magnesem 3 i przymocowane jest do końca płaskiej,

PL 211 193 B1 poziomej sprężyny 4, której drugi koniec przymocowany został do wspornika 5, połączonego z nieferromagnetyczną podstawą 6, a na niej znajduje się magnes 3. Pod sprężyną 4 na wsporniku 5, umieszczony jest ogranicznik jej ruchu stanowiący sztywny, poziomy pręt 7.

Zasada działania wahadła chaotycznego według wynalazku polega na tym, że po odchyleniu kulki 1 od pionu i pociągnięciu w dół, płaska sprężyna 4 zostaje ugięta, a kulka 1 wykonuje trójwymiarowy chaotyczny ruch pod działaniem sił przyciągania pierścieniowego magnesu 3, przy czym chaos spowodowany jest nieliniową zależnością siły przyciągania od wzajemnej odległości między kulką 1 i magnesem 3, natomiast ogranicznik ruchu 7 zapobiega nadmiernemu ugięciu sprężyny 4 w dół i zetknięciu kulki 1 z magnesem 3.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wahadło chaotyczne, mające zastosowanie w laboratoriach fizycznych i eksploratorach do badania chaosu deterministycznego, szczególnie w ruchu trójwymiarowym, składające się z ferromagnetycznej kulki, zawieszonej na nierozciągliwej nici nad pierścieniowym magnesem, znamienne tym, że przymocowane jest do końca płaskiej, poziomej sprężyny (4), której drugi koniec przymocowany został do wspornika (5), połączonego z nieferromagnetyczną podstawą (6), a na niej znajduje się magnes (3), natomiast pod sprężyną (4) na wsporniku (5), umieszczony jest ogranicznik jej ruchu, stanowiący sztywny, poziomy pręt (7).