RO103402B1 - Minipend«i gravitațional - Google Patents

Abstract

Minipendulul gravitațional este destinat punerii în evidență, prin mijloace mecanice, a mișcării de rotație a pămîntului în jurul axei proprii. Minipendulul se compune dintr-un pendul simplu, al cărui plan de oscilație nu este fixat și un sistem electromecanic de întreținere a oscilațiilor. Minipendulul este destinat laboratoarelor de mecanică sau edificiilor social-culturale.

Description

Invenția se referă la un pendul gravitațional de mici dimensiuni. Pendulul Foucault reprezintă un dispozitiv simplu care demonstrează existența mișcării de rotație a pământului, prin punerea în evidență a forței complementare Coriolis. Sînt cunoscute pendulele Foucault de dimensiuni mari, care reprezintă dezavantajul că necesită, pentru instalare, spații speciale închise, de mari dimensiuni [R. Voinea Mecanica Ed.Did. și Ped.1983]. Se cunoaște, de asemenea, un minîpendul gravitațional (Brevet Ro nr.96776), care prezintă însă dezavantajul unei poziții preferențiale de oscilație, Această poziție preferențială nu permite evidențierea mișcării de rotație a planului de oscilație și apare, datorită unor imprecizii legate de execuția dispozitivului de întreținere a mișcării oscilatorii.

In același timp, prezența contactului electric direct dintre fir și o altă piesă poate perturba buna funcționare a pendulultii.

Scopul invenției este de a obține un dispozitiv simplu care să nu necesite eforturi deosebite pentru realizarea lui și să fie mai puțin sensibil la erorile de execuție și montaj.

Problema pe care o rezolvă invenția este de a realiza un pendul gravitațional cu mișcare întreținută și fără a avea un plan preferențial de oscilație.

Minipendulul gravitațional, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate, prin aceea că folosește un plunjer mobil, ce culisează în interiorul unei bucșe, sub acțiunea unei bobine alimentată, prin intermediul unui circuit de comandă electronic, în momentul în care firul a atins amplitudinea maximă de oscilație, prin deplasarea plunjerului, firul penduluilui fiind împins spre poziția de echilibru împrimîndu-se un impuls capabil să mențină întreținerea oscilației.

Se dă, mai jos, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figurile 1...4.

- fig.l, vedere de ansamblu a minipendulului;

- fig.2, reprezintă o secțiune longitudi10 '

nală prin dispozitivul de întreținere a oscilației; '

- fig.3, reprezintă schema circuitului electronic de comandă;

- fig.4, reprezintă traiectoria în plan orizontal a pendulului. .

Minipendulul este format din corpul sferic 1, atîrnat de un fir flexibil și inextensibil 2, ce se leagă la celălalt capăt de un subansamblu de întreținere a mișcării de oscilație 3, montat pe un suport cadru 4. Subansamblul 3, ce permite întreținerea mișcării este compus dintr-o placă de bază 5, pe care este fixată o bucșă de ghidare 6, în interiorul căreia poate culisa un plunjer 7, susținut în echilibru cu ajutorul a două arcuri 8 și 9 pretensionate slab.

Firul ce susține corpul sferic este fixat de bucșa 6 și trecut prin găurile a și b practicate în aceasta și în plunjerul 7. Cele două găuri sînt prelucrate simultan. în exteriorul bucșei 6, se află înfășurarea bobinei de acționare 10, introdusă într-un circuit de comandă, electronic, nefigurat pe desen. Pe placa de bază 5 se montează o bobină de comandă 11, prin intermediul unei bucșe filetate 12.

Apropierea firului, prevăzut cu un magnet 13, de bobina 11 va produce modificarea fluxului magnetic în interiorul acesteia și a tensiunii la bornele sale. Tensiunea variabilă este transformată într-un semnal dreptunghiular, cu circuitul operațional β A741, care va aclanșa pe frontul descrescător monostabil MMC4047, care va furniza, la ieșire, un semnal cu durata prestabilită, τ= 2,48 RC.

Acest semnal va pune în conducție tranzistoarele 16, 17, și 18, ultimul avînd, în colector, înseriată înfășurarea bobinei de acționare.

Acesta va atrage plunjerul 7, producînd modificarea efortului din fir. Variația efortului din fir conduce la apariția unui impuls orientat spre poziția de echilibru a firului. Acest impuls va asigura întreținerea oscilațiilor pendulului. Corpul sferic 1, aflat sub acțiunea greutății proprii, a efortului din fir și a forței complementare Coriolis va avea o traiectorie reprezentată schematic în fig. 4.

Se constată o rotire a planului de oscilație al pendulului, determinată de forța Coriolis, ce apare datorită mișcării de rotație a pămîntuîui. Perioada de rotație a planului de oscilație în jurul verticalei punctului fix fiind:

(I) T = _Lî_ unde, ω sin λ ω = este viteza unghiulară de rotație a pămîntuîui;

λ = este latitudinea la care este montat pendulul.

Minipendulul gravitațional, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- este un dispozitiv simplu care elimină posibilitatea apariției unui plan preferențial de oscilație;

- prezintă o fiabilitate bună și o funcționare lină, fără șocuri, datorită înlătură10 rii contactului electric dintre firul pendulului și o altă piesă.

Claims (1)

1. Minipendulul gravitațional, caracterizat prin aceea că, în scopul menținerii oscilațiilor folosește un plunjer (7) ce se poate deplasa pe verticală, prevăzut cu un orificiu (b), prin care este trecut firul (2) al pendulului (1), deplasarea plunjerului (7) fiind acționată de bobina (10), comandată electric de un circuit electronic format din bobina senzor (11), amplificatorul operațional (14), monostabilul (15) și amplificatorul de curent (16,17,18) care sesizînd momentul atingerii amplitudinii maxime, acționarea asupra plunjerului (7) făcîndu-se în momentul, în care se face întoarcerea spre poziția de echilibru.