SU1195373A1 - Учебный прибор по физике - Google Patents

Abstract

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий установлеиную иа тележке наклонную опору и закрепленные на опоре два ма тника, имеющих контактирующие с опорой подшипники скольжени  и элемент дл  св зи ма тников в внде пережигаемой нити, отличающийс  тец что, с целью расширени  демонстрационных возможностей прибора, каждый ма тник имеет средство дл  изменени  частоты его колебаний, состо щее из установленной посредством кронштейна на опоре V плоской пружины, св занного с ней одним концом торсиона, фпанца, за- крепленного на оси качани  ма тника ;И св занного со свободным концом торсиона, и соединенного с фланцем и подвесом ма тника поводка с зажимом , прн этом подвесы обоих ма тников расположены,в одной плоскости. S

Description

Изобретение относитс  к учебным приборам и пособи м по физике и тео ретической механике и может быть испольЪовано дл  нагл дной демонстр ции законов физики и механики, в частности закона движени  центра ма системы. Цель изобретени  - расширение демонстрационных возможностей. На фиг.1 представлен учебный при бор, общий вид; на фиг.2 - в.ид А на фиг.1. Учебный прибор по физике содержи установлен; ую на тележке 1 наклонну опору 2 и два закрепленных на опор . ма тника 3, имеющие контактирующие с опорой 2 подшипники скольжени  4 и элемент св зи ма тников 3 в виде пережигаемой нити 5 (фиг.2), Каждый ма тник имеет средство дл  изменени частоты его колебаний, состо щее из установленной посредством кронштейна 6 на опоре 2 плоской пружины 7 3 св занного с ней одним концом торсиона 8, фланца 9, закрепленного на оси 10 качани  ма тника и св зан ного со свободным концом торсиона 8 и соединенного с фланцем 9 и подвесом I1 ма тника поводка 12 с зажимом 13, при этом подвесы 11 обоих ма тников 3 расположены в одной плоскости. Вместе с плоскими пружин ми 7 на кронштейнах 6 имеютс  регулировочные винты 14. Прибор работает следующим образом . При пережигании нити 5 ма тники 3 освобождаютс  и начинают совершать встречные угловые колебательные движени  (встречные качани ) вдоль плоскости опоры 2 под действи ем моментов сил т жести и моментов упругих сил торсионов 8, преодолева  моменты сил трени  подшипников скольжени  4. При этом между ма тниками 3 и тележкой 1 возникает силовое взаимодействие, которое вьшузщает тележку 1 совершать поступательные колебательные движени  по неподвижной поверхности. Результатом демонстрации закона движени  центра масс  вл етс  опытное установление зависимости переносного движени  тележки 1 от относительного движени  ма тников 3 при разных частотах их колебаний, измен емых с помощью упругих элементов и путем изменени  углов наклона 732 опоры 2 к продольной оси тележки I. При этом результаты наблюдений сопоставл ютс  с теоретически предсказываемым результатом, определ емым уравнением: )f 4 ( +LQsi)Mlo6 , где Х„ - ускорение движени  центра - ускорение переносного движени  тележки 1; - угол отклонени , углова  скорость и угловое ускорение ма тников 3; L - длина ма тников 3; d - угол между плоскостью колебательного движени  ма тников 3 и продольной осью тележки I ; М - масса .тележки 1; m - масса одного ма тника. В первом приближении наблюдаемое движение тележки 1 (Кононенко В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением.- М.: Наука, 1964, . с. 51-59)можно представить как гармоническое колебание с медленно измен ющейс  амплитудой, котора  при стационарном колебании ма тников 3 пропорциональна квадрату угловой частоты этих колебаний. Изменение частоты колебаний ма тников 3 в приборе производитс  посредством изменени  угла наклона опоры 2 к продольной оси тележки 1 и посредством моментов упругих сил закручивани  торсионов 8, передаваемых ма тниками 3 с помощью зажимов 13 поводков 12, закрепленных на фланцах 9, к которым прикреплены концы торсионов 8. Изменение моментов упругих сил закручивани  торсионов производитс  путем изменени  их нат жени , производимого с помощью регулировочных винтов I4 и плоских пружин 7-, к которым прикреплены свободные концы торсионов 8. . При использовании известного способа изменени  частоты колебаний ма тников 3 изменением угла наклона плоскости их колебаний (плоскости опоры 2) к продольной оси тележки 1 изменение частоты колебаний ма тНИКОВ 3 практически не вли ет на амплитуду колебательных движений тележки 1, поскольку при увеличении, например, частоты колебаний ма тников 3 путем увеличени  угла наклона опоры 2 к продольной оси тележки 1 происходит уменьшение проекции сил, действующих на тележку 1 вдоль горизонтальной плоскости неподвижной

ловерхности. Проекци  этих сил на направление движени  тележки 1 увеличиваетс  только при уменьшении угла наклона опоры 2, однако в этом случае уменьшаетс  и частотаколебаний ма тников 3, котора  при нулевом

угле наклона становитс  равной нулю Вследствие наличи  моментов сопротилени  сил трени  подшипников скольжени  4 минимально допустимый угол наклона опоры 2 не может быть установлен равным нулю. Конечное значетг ние его, при котором .ма тники 3 пратически прек1 ащают колебательное движение, определ ютс  из услови  равенства моментов проекции силы т жести на плоскость опоры 2 моментам сопротивлени  сил трени  подшипников скольжени  4. Опыты по изменению частоты колебаний ма тников 3 и изменению амплитуды колебательных движений тележки 1 посредством изменени  угла наклона опоры 2 в предлагаемом приборе провод тс  при незакрепленных зажимах 13 поводков 12 на ма тниках 3 (при неподключенных торсионах).

: Значительные и легко наблюдаемые При демонстрации зиачений амплитуды колебаний тележки 1 получают путем подключени  торсионов 8 при закреплении з.ажимов 13 поводков 12

95373

на ма тниках 3. В этом случае частота колебаний ма тников 3 резко возрастает и в зависимости от вел.и чины кру тильной жесткости торсионов

5 8 и степени их нат жени  с помощью плоских пружин 7 и регулировочных винтов 14 может устанавливатьс  в несколько раз большей, чем частота колебаний ма тников 3 под

10 действием только проекции силы т жести при заданном угле наклона опоры 2. Амплитуда колебаний поступательного перемещени  тележки I за единицу времени возрастает при 15 этом пропорционально квадрату величины частоты. Например, при увеличе НИИ частоты колебаний ма тников 3 за счет подключени  торсионов 8 в 3,3 раза угловое ускорение увеличиваетс  примерно в дес хь раз и во столько же раз увеличиваетс  и ам-. плитуда ускорени  колебательных перемещений тележки 1. -При этом демонстрируемое циклическое пере-

25 мещение тележки. 1 за единицу времени увеличиваетс  также примерно на пор док. Такое увеличение перемещени  талежки 1 очевидно с достаточно высокой точностью сопоставимо с переJQ мещением тележки предьюущего опыта, когда ма тники 3 не соединены с помощью зажимов 13 поводков 12 с торсионами 8 и совершают колебани  только под действием, проекции силы т жести на плоскость опоры 2 при заданном угле ее наклона к продольной оси тележки 1.

Фиг. г

Claims (1)

1. УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий установленную на тележке* наклонную опору и закрепленные на опоре два маятника, имеющих контактирующие с опорой подшипники скольжения и элемент для связи маятников в виде пережигаемой нити, отли- чающийся тем; что, с целью расширения демонстрационных возможностей прибора, каждый маятник имеет _t средство для изменения частоты его колебаний, состоящее из установленной посредством кронштейна на опоре > плоской пружины, связанного с ней одним концом торсиона, фланца, закрепленного на оси качания маятника и связанного со свободным концом торсиона, и соединенного с фланцем и подвесом маятника поводка с зажимом, при этом подвесы обоих маятников расположены.в одной плоскости.

   I'

   Фиг. 1 опоры 2 к продольной оси тележки I.

   При этом результаты наблюдений сопоставляются с теоретически предсказываемым результатом, определяе—

   5 мым уравнением:

   '4

   Хц.м= А ^cos