RU206534U1 - PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM - Google Patents
PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU206534U1 RU206534U1 RU2021115441U RU2021115441U RU206534U1 RU 206534 U1 RU206534 U1 RU 206534U1 RU 2021115441 U RU2021115441 U RU 2021115441U RU 2021115441 U RU2021115441 U RU 2021115441U RU 206534 U1 RU206534 U1 RU 206534U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pendulum
- mechanical system
- experiments
- angle
- energy parameters
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Algebra (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Заявленная полезная модель относится к установкам для наглядных демонстраций и исследований по физике и может быть использована для проведения лабораторных работ и опытов по изучению колебательного движения, вызванного внешним воздействием.Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании простой малогабаритной установки, позволяющей демонстрировать явление параметрического резонанса, исследовать колебание математического маятника при периодическом изменении длины его подвеса, измерять угол отклонения этого маятника, для последующей обработки полученных данных при постановке опытов в учебных заведениях.Данная задача решается за счет наличия в установке управляемого микроконтроллером шагового двигателя, который осуществляет поворот вала вокруг собственной оси, выполняя попеременное наматывание нити маятника на вал и ее сматывание, вследствие чего длина подвеса маятника изменяется по периодическому закону. Закрепленный на спице и отклоняющийся вместе с маятником датчик угла служит для измерения угла отклонения маятника от положения равновесия и передачи результатов измерений на микроконтроллер. Таким образом, установка позволяет демонстрировать явления, вызванные внешним периодическим воздействием на энергетические параметры колебательной механической системы.Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является расширение демонстрационных возможностей, удобство и простота установки для проведения лабораторных работ, связанных с механическими колебаниями, что весьма важно для учебных заведений, где в опытах участвуют как преподаватели, так и студенты.The declared utility model refers to installations for visual demonstrations and research in physics and can be used for laboratory work and experiments on the study of oscillatory motion caused by an external influence. to demonstrate the phenomenon of parametric resonance, to investigate the oscillation of a mathematical pendulum with a periodic change in the length of its suspension, to measure the deflection angle of this pendulum, for subsequent processing of the data obtained when conducting experiments in educational institutions. shaft around its own axis, performing alternately winding the thread of the pendulum on the shaft and winding it, as a result of which the length of the suspension of the pendulum changes according to a periodic law. The angle sensor fixed on the spoke and deflected together with the pendulum serves to measure the angle of deflection of the pendulum from the equilibrium position and transfer the measurement results to the microcontroller. Thus, the installation makes it possible to demonstrate the phenomena caused by an external periodic effect on the energy parameters of an oscillatory mechanical system. educational institutions where both teachers and students participate in the experiments.
Description
Область техникиTechnology area
Заявленная полезная модель относится к установкам для наглядных демонстраций и исследований по физике, и может быть использована для проведения лабораторных работ и опытов по изучению колебательного движения, вызванного внешним воздействием.The declared utility model relates to installations for visual demonstrations and research in physics, and can be used for laboratory work and experiments on the study of oscillatory motion caused by external influences.
Уровень техникиState of the art
Из существующего уровня техники известно устройство для моделирования параметрических колебаний (патент RU 2087211 С1, "Устройство для моделирования параметрических колебаний", Кузнецов H.П. ,G01M 7/02, 1997.08.20), с его помощью возможно моделировать параметрические колебания в рычажной колебательной системе. Недостатками данного устройства являются большие габариты и потребность в сторонних устройствах.A device for modeling parametric oscillations is known from the existing level of technology (patent RU 2087211 C1, "Device for modeling parametric oscillations", Kuznetsov H.P., G01M 7/02, 1997.08.20), with its help it is possible to simulate parametric oscillations in a lever oscillatory system. The disadvantages of this device are its large dimensions and the need for third-party devices.
Также из уровня техники известен учебный прибор, для демонстрации явлений нелинейного колебательного движения, позволяющий моделировать эффект параметрического резонанса (патент RU 2658788 C1 "Способ и устройство для демонстрации и исследования движения ансамбля математических маятников при продольных колебаниях его подвеса", Кротов С.С., G09B 23/06, 2018.06.22). Недостатками данного устройства являются сложная конструкция и наличие хрупких элементов, выполненных из стекла, что сказывается на удобстве эксплуатации.Also from the prior art, an educational device is known for demonstrating the phenomena of nonlinear oscillatory motion, which makes it possible to simulate the effect of parametric resonance (patent RU 2658788 C1 "Method and device for demonstrating and studying the movement of an ensemble of mathematical pendulums during longitudinal vibrations of its suspension", Krotov S.S., G09B 23/06, 2018.06.22). The disadvantages of this device are its complex design and the presence of fragile elements made of glass, which affects the ease of use.
Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании простой, малогабаритной установки, позволяющей демонстрировать явление параметрического резонанса, исследовать колебание математического маятника при периодическом изменении длины его подвеса, измерять угол отклонения этого маятника, для последующей обработки полученных данных при постановке опытов в учебных заведениях.The problem to be solved by the claimed technical solution is to create a simple, small-sized installation that allows you to demonstrate the phenomenon of parametric resonance, to study the oscillation of a mathematical pendulum with a periodic change in the length of its suspension, to measure the deflection angle of this pendulum, for subsequent processing of the data obtained when performing experiments in educational institutions.
Данная задача решается за счет наличия в установке управляемого микроконтроллером шагового двигателя, который осуществляет поворот вала вокруг собственной оси, выполняя попеременное наматывание нити маятника на вал и ее сматывание, вследствие чего длина подвеса маятника изменяется по периодическому закону. Закрепленный на спице и отклоняющийся вместе с маятником датчик угла служит для измерения угла отклонения маятника от положения равновесия и передачи результатов измерений на микроконтроллер. Таким образом, установка позволяет демонстрировать явления, вызванные внешним периодическим воздействием на энергетические параметры колебательной механической системы.This problem is solved due to the presence of a stepper motor controlled by a microcontroller in the installation, which rotates the shaft around its own axis, alternately winding the pendulum thread on the shaft and winding it, as a result of which the suspension length of the pendulum changes according to a periodic law. The angle sensor fixed on the spoke and deflected together with the pendulum serves to measure the angle of deflection of the pendulum from the equilibrium position and transfer the measurement results to the microcontroller. Thus, the installation makes it possible to demonstrate the phenomena caused by an external periodic effect on the energy parameters of an oscillatory mechanical system.
Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является расширение демонстрационных возможностей, удобство и простота установки для проведения лабораторных работ, связанных с механическими колебаниями, что весьма важно для учебных заведений, где в опытах участвуют как преподаватели, так и студенты.The result, which is provided by the given set of features, is the expansion of demonstration capabilities, convenience and ease of installation for laboratory work associated with mechanical vibrations, which is very important for educational institutions where both teachers and students participate in experiments.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Полезная модель поясняется чертежами. Чертежи представлены в объеме, достаточном для понимания полезной модели специалистами, и ни в какой мере не ограничивают объема полезной модели.The utility model is illustrated by drawings. The drawings are presented in a volume sufficient for the understanding of the utility model by specialists, and in no way limit the scope of the utility model.
На фиг. 1 изображена установка для демонстрации явлений вызванных внешним периодическим воздействием на энергетические параметры колебательной механической системы.FIG. 1 shows a setup for demonstrating the phenomena caused by external periodic impact on the energy parameters of an oscillatory mechanical system.
На фиг. 2 изображен блок управления 7.FIG. 2 shows the
Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model
Установка для демонстрации явлений, вызванных внешним периодическим воздействием на энергетические параметры колебательной механической системы, включает в себя математический маятник 1, подвешенный на вал 2. Нить маятника переброшена через спицу 3, ограничивающую перемещение точки подвеса маятника. На спице закреплен отклоняющийся вместе с маятником, датчик угла 4, измеряющий угол отклонения маятника от положения равновесия. Результаты измерений, передаются по проводам на микроконтроллер 6. Вал жестко связан с ротором шагового двигателя 5, задающего угол поворота вала вокруг собственной оси. Шаговый двигатель посредством проводов соединен электрически с микроконтроллером и управляется им. Шаговый двигатель и микроконтроллер расположены внутри блока управления 7. Вся конструкция устойчиво удерживается на раме 8.The installation for demonstrating the phenomena caused by external periodic impact on the energy parameters of an oscillatory mechanical system includes a
Установка работает следующим образом: математический маятник, отклоняясь от вертикали, совершает свободные колебания. Датчик угла регистрирует угол отклонения маятника. Микроконтроллер посредством ротора шагового двигателя управляет наматыванием нити маятника на вал, уменьшая длину его подвеса при движении маятника к положению равновесия и увеличивая его длину при отклонении от положения равновесия. Таким образом, обеспечивается увеличение амплитуды колебаний математического маятника, демонстрирующее явление резонанса.The installation works as follows: a mathematical pendulum, deviating from the vertical, makes free oscillations. An angle sensor registers the deflection angle of the pendulum. The microcontroller, by means of the stepper motor rotor, controls the winding of the pendulum thread on the shaft, reducing the length of its suspension when the pendulum moves to the equilibrium position and increasing its length when it deviates from the equilibrium position. Thus, an increase in the amplitude of oscillations of the mathematical pendulum is provided, demonstrating the phenomenon of resonance.
Достоинством предлагаемой установки является измерение угла отклонения математического маятника от положения равновесия, возможность управления движением маятника с помощью управления его длиной подвеса, а также простота конструкции и ее малые габариты. Демонстрационные возможности установки могут быть использованы для проведения лабораторных работ при изучении механических колебаний, например при построении графика зависимости угла отклонения маятника от времени.The advantage of the proposed installation is the measurement of the angle of deviation of the mathematical pendulum from the equilibrium position, the ability to control the movement of the pendulum by controlling its suspension length, as well as the simplicity of the design and its small dimensions. Demonstration capabilities of the installation can be used for laboratory work in the study of mechanical vibrations, for example, when plotting the dependence of the angle of deflection of the pendulum on time.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021115441U RU206534U1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021115441U RU206534U1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU206534U1 true RU206534U1 (en) | 2021-09-15 |
Family
ID=77746251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021115441U RU206534U1 (en) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU206534U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040115594A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-06-17 | Schoendorff Arthur Joseph | Teaching apparatus for mechanics principles |
KR20060042475A (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-15 | 신승엽 | Experimentation apparatus of pendulums and resonance |
RU185136U1 (en) * | 2018-08-08 | 2018-11-22 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | EDUCATIONAL INSTRUMENT ON THEORETICAL MECHANICS |
RU200328U1 (en) * | 2020-07-15 | 2020-10-16 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY HARMONIC FORCED FORCE |
-
2021
- 2021-05-31 RU RU2021115441U patent/RU206534U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040115594A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-06-17 | Schoendorff Arthur Joseph | Teaching apparatus for mechanics principles |
KR20060042475A (en) * | 2004-11-09 | 2006-05-15 | 신승엽 | Experimentation apparatus of pendulums and resonance |
RU185136U1 (en) * | 2018-08-08 | 2018-11-22 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | EDUCATIONAL INSTRUMENT ON THEORETICAL MECHANICS |
RU200328U1 (en) * | 2020-07-15 | 2020-10-16 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY HARMONIC FORCED FORCE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN204759842U (en) | Laser scanning method simple harmonic vibration sine curve demonstration appearance | |
Alonso et al. | Hysteresis phenomena in transverse galloping of triangular cross-section bodies | |
RU206534U1 (en) | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY EXTERNAL PERIODIC IMPACT ON THE ENERGY PARAMETERS OF A VIBRATORY MECHANICAL SYSTEM | |
RU200328U1 (en) | PLANT FOR DEMONSTRATION OF PHENOMENA CAUSED BY HARMONIC FORCED FORCE | |
RU132914U1 (en) | DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FORCED Oscillations with inertial disturbance | |
Al-Azzawi | Physical optics: principles and practices | |
RU185091U1 (en) | EDUCATIONAL INSTALLATION FOR STUDYING RADIAL OSCILLATIONS OF A CYLINDRICAL SHELL | |
CN202003547U (en) | Coriolis force demonstration instrument | |
CN103310687A (en) | Forced-vibration damping pendulum | |
CN104658383B (en) | Suspension cable Parametric excitation demonstrating experiment device and its application method | |
CN101303810A (en) | Instrument for real time demonstrating simple pendulum oscillation | |
CN203706515U (en) | Simple harmonic vibration demonstration instrument | |
CN204440759U (en) | Suspension cable Parametric excitation demonstrating experiment device | |
CN102622928B (en) | Nonlinear buoyancy chaotic experiment device | |
Bernhard | Mechanical Vibrations-Theory and Application-An Introduction to Practical Dynamic Engineering Problems in the Structural Field | |
Monteiro et al. | Mobile Devices and Sensors for Physics Teaching | |
RU2663008C1 (en) | Training device | |
RU2309462C1 (en) | Device for studying laws of rotary movement | |
CN201638423U (en) | Real-time single pendulum oscillation demonstrating instrument | |
CN103884416A (en) | Device and method for measuring amplitude of output end of ultrasonic acoustic system | |
Suchatpong et al. | Photogate sensor for compound physical pendulum experiments | |
CN205192716U (en) | Single degree of freedom vibrates experimental apparatus | |
RU170853U1 (en) | DEVICE FOR DEMONSTRATION AND RESEARCH OF FREE PHYSICAL PENDULUM OSCILLATIONS | |
RU206727U1 (en) | DEVICE FOR DEMONSTRATION OF MUTUALLY PERPENDICULAR VIBRATIONS | |
CN207249968U (en) | A kind of centripetal force demonstrator |