Устройство для сложения двух гармонических колебаний

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к латогскомь свиднидьствм

Союз Советских

Социалистических

Республик (u)991484 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200879 (2 ) 2814257/18-24 (Щ м. кл.

С 09 В 23/06 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230183.Бюллетень HP 3 (33) УДК 681. 3. 071 (088.8 ) Дата опубликования описания 230183 с

k б ;

Ф

С.Л.Прокопенко, Е.Ф.Бринк и фф.В рбкцкнй

Г т- -..

Киевский технологический ийсстиТув-" промышленности (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ ДВУХ

ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано для лекционных демонстраций и для выполнения лабораторных работ по курсу физики в учебных заведениях.

Известны устройства, предназначенные для демострации результата сложения цвух независимых гармонических колебаний, направленных по одной прямой, с использованием механических моделей, электрокамертонов, а также электронные методы регистра- ции различных механических колебаний маятников различных типов с использованием осциллографа (1) x(2(.

Однако такие приборы либо не позволяют получить стабильную картину сложения колебаний и проследить процесс развития этих колебаний во времени, либо они сложны, дорогостоящие и требует специальных знаний и подготовки при эксплуатации.

Наиболее близким к.изобретению является устройство, предназначеянбе для вычерчивания графиков сложения двух гармонических колебаний и содер-жащее основание, два колебательных звена, выполненные в виде крестовин с пазами, связанный с ними посредством кривошипно-шатунных механизмов привод, пишущее устройство и чертежный стол.

Укаэанный учебный прибор дает воэможность демонстрировать два простых колебательных дВижения одновременно с их суммарным колебательным движением, воспроизводимым соответствующей кривой, и зависимость. этого суммарного колебания от направления составляющих колебаний, их аыцтитуд и разности фаз между ними 13).

Недостатком известного прибора является то, что лист бумаги закреплен неподвижно на чертежном столе и в случае сложения колебаний, нап равлеиных по одной прямой, прибор не позволяет записать результирующее движение (синусоидальноЕ колебание с периодически изменяющейся амплитудой ), что ограничивает демонстрационные возможности прибора. Кроме того, в укаэанном приборЕ не предусмОтрейа возможность варъирования соотношения между частотами составляющих колебаний.

Целью изобретения является расширение дидактических воэможностей устройства с получением в результате сложения двух механических колебаi

991484

65 ний, направленных по одной прямой, результирующих синусоидальных колебаний как при одинаковых, так и при разных соотношениях частот, амплитуд и разностях фаз составляющих колебаний. 5

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее привод и два преобразователя угол-перемещение, выполненных в виде двух кривошипно-шатунных механизмов, кинема- 10 тически связанных с регистратором, введены вариатор, кинематически .свя- занный с приводом и кривошипно-шатунными механизмами, и лентопротяжный механизм, кинематически связанный с одним из кривошипно-шатунных механизмов.

На фиг. 1 — изображен прибор, вид в плане, на фиг. 2 — каретка со шкалой. 20

Устройство для обучения колебательным процессам содержит установленные на основании 1 (фиг. 1) привод,состоящий иэ рукоятки 2, передающей вращение ведущему диску 2 и кривошипношатунному механизму 4 посредством вала 5. Диск 3 посажен на вал 5 с помощью шлицевого соединения. Он может быть введен в фрикционное зацепление с диском б под действием гай- 3< ки 7, Диск 6 смонтирован на валу и имеет возможность регулируемого продольного перемещения.

В районе привода находится лимб 8, позволяющий устанавливать заданную разность фаз колебаний звеньев.

Первое колебательное звено состоит иэ кривошипно-ш тунного механизма 4, который вызывает возвратнопоступательное движение траверс 9 и 10, соединенных между собой труб- 40 хами 11 и 12, скользящими по направляющей 13 и валу 14.

Траверсы 9 и 10 соединены между собой также направляющими 15, по которым скользит ползун 16. На этом 45 ползуне установлен пишущий узел 17, который с помощью лентопротяжного механизма 18, кинематически связанного .с приводом, производит запись колебаний как отдельных звеньев, так 50 э и результирующее колебание.

Второе колебательное звено состоит иэ ведомого диска 6 смонтирован" ного на валу 14, который телескопически введен в трубку 12, имеющую продольную прорезь. В эту прорезь введен палец 19, закрепленный на том же валу 14..

Палец 19 передает вращательное движение от вала 14 к трубке 12, которая с помощью зубчатой конической передачи 20 и кривошипно-шатунного механизма 21 вызывает колебательное движение ползуна 16, Вал 14, телескопически введенный ,в трубку 12, установлен в каретке 22 и посредством ползуна 23 связан с винтом 24, с помощью которого перемещается диск 6. При перемещении диска б в осевом направлении происходит изменение радиусов зацепления дисков 3 и б и, таким образом, изменение соотношения частот. Эаданное соотношение частот устанавливается по шкале 25 (фиг. 2 ).

Лентопротяжный механизм выполнен в виде расположенных один над другим соприкасающихся валов 26 (на. фиг,1 показан только зерхний вал ), один из которых с помощью фрикционной передачи 27 связан с ведущим валом 5., Запись колебаний производится на ленте бумаги, которая сматывается с бобины 28 и проходит под пишущим узлом 17. Вариатор выполнен на базе двух дисков 3 и б, находящихся в фрикционном зацеплении.

Устройство работает следующим образом.

При вращении рукоятки 2 вращает-. ся вал 5. Вращение вала 5 преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма 4 в возвратно-поступательное движение первого колебательного звена по направляющим 13 и 14.

Совместно с первым колебательным звеном колеблется ползун 16 и его направляющие 15.

Если диски 3 и б введены с помощью гайки 7 в фрикционное зацеплеОние, то вращение от вала 5 передается через диски и вал 14 трубке 12.

Далее через зубчатую коническую пару 20 и кривошипно-шатунный механизм 21 это вращение преобразуется во второе колебательное движение ползуна 16, совпадающее по направлению с его первым колебательным движением.

Таким образом, при вращении рукоятки 2 ползун 16 совершает одновременно два колебательных движений, направленные по одной прямой ° При этом результирующее колебательное движение с помощью пишущего узла 17 записывается на ленте бумаги, которая протягивается под ним.

Соотношение частот составляющих колебаний устанавливается путем перемещения диска б в осевом направлении с помощью винта 24.

Эаданное соотношение частот сос тавляющих колебаний устанавливается по шкале 25 (фи r, 2 ) путем совмещения риски, нанесенной на ползуне 23, с соответствующей риской, нанесенной на шкале 25.

Разность фаэ составляющих колебаний устанавливается по лимбу 8. 3аданное соотношение амплитуд составЖ

991484

Формула изобретения

f0 б ff 1б 17

ZS

iw ляющих колебаний достигается путем изменения длин кривошипов.

Предложенное техническое решение графического сложения колебаний, направленных по одной прямой, позволяет производить запись сложения двух механических колебаний, направленных по одной прямой, при различных соотношениях частот, амплитуд и разностях фаэ, что существенно расширяет демонстрационные возможности прибора.

Устройство для сложения двух гармонических колебаний, содержащее привод и два преобразователя уголперемещение, выполненные в виде кривошипно-шатунных механизмов, кинематически связанных с регистратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены вариатор, кинематически связанный с приводом и кривошипно-шатунными механизмами, и лентопротяжный механизм, кинематически связанный с одним из кривошипно-шатунных механизмов.

Источники информации, О принятые so. внимание при экспертизе

1. Лекционные демострации по физике под ред. В.И.Ивероновой. М., "Наука.", 1965, с.165.

2. Молотков Н.Д., Данккиенков В.С.

Новые лекционные демострации по теме

"Механические колебания". Сб.Физика.

Вып. 5. М., "Высшая школа", 1977, с.66-70.

О 3. Авторское свидетельство СССР

Р 200914, кл. G 09 В 23/06, 1964 (прототип ).

991484

2S М

Составитель Т. Ничипорович

Техред М.Гергель Корректор О Билак

Редактор В.Данко

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 143/70 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РауШская наб., д, 4/5