Лабораторний пристрій “фізичний маятник”

Реферат: Лабораторний пристрій фізичний маятник призначений для моделювання коливного процесу, містить вертикальну стійку, на якій рухомо встановлено вісь маятника, причому вісь маятника з'єднана з датчиком кутової координати, окрім того на осі маятника встановлено гальмівний механізм, що взаємодіє з гальмівними елементами. UA 68402 U (12) UA 68402 U UA 68402 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі приладобудування, а саме є лабораторним пристроєм, експлуатація якого проводиться в школах та вищих навчальних закладах в процесі виконання лабораторного практикуму. Відома конструкція фізичного маятника, описаного на С. 96 посібнику для 9-го класу загальноосвітніх закладів, автори А.В. Перышкин, Е.М. Гутник, видавництво "Дрофа" М., 2009 р. Маятник являє собою опору, на нитяному підвісі до якої закріплено ємність конічної форми з отвором, яка заповнена сипучим матеріалом, або ж фарбником. В нижній частині пристрій має рухому стрічку, на яку в процесі коливання маятника буде висипатись сипучий матеріал. Так отримують графік гармонічних коливань. Недоліком такого пристрою є низька точність отриманого результату, а також складність конструкції. Найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, є пристрій, що описаний в мережі Internet за адресою: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/ITZN/em4/content/07zovgvw.htm. Описаний пристрій містить стійку, на якій рухливо встановлено опору осі коливань маятника, що забезпечує зміну кута нахилу площини коливання. Вантаж маятника рухомо встановлено на стрижні, що забезпечує зміну його довжини. Датчик положення маятника забезпечує видачу сигналу в певному положенні, що забезпечує можливість визначення періоду коливань. Недоліком пристрою є неможливість отримання на екрані монітора осцилограми коливного процесу, що є необхідною умовою для розуміння основ теорії коливань. Окрім того пристрій не має засобів моделювання затухаючих коливань різного ступеня інтенсивності. В основу корисної моделі «Фізичний маятник» поставлена задача моделювання осцилограми коливань маятника, за допомогою використання комп'ютерних технологій забезпечується відтворення на екрані монітора коливного процесу у вигляді осцилограми, а також моделювання затухаючих коливань різного ступеня інтенсивності. Поставлена задача вирішується з'єднанням осі маятника з датчиком кутової координати, вихід якого засобами аналого-цифрового перетворювача подається на вхід персонального комп'ютера, також на осі маятника встановлено гальмівний механізм, який дає можливість моделювання коливань різного ступеня інтенсивності. Лабораторний пристрій "фізичний маятник", що заявляється, забезпечує необхідну наочність і точність реєстрації графіку коливного процесу у вигляді осцилограми, надає можливість визначити період коливань, амплітуду, прискорення вільного падіння для заданої місцевості, а також завдяки гальмівному механізму, надає можливість налаштовувати пристрій для моделювання коливного процесу різного ступеня інтенсивності затухання коливань, що є характерним для багатьох практичних механізмів. Все це підвищує якість навчального процесу, сприяє кращому засвоєнню теми з теорії коливань, а також сприяє засвоєнню використання сучасних комп'ютерних технологій. Призначення пристрою має навчально-дослідницький характер і основним використанням для нього є навчально-лабораторний практикум з теорії коливань. Пристрій може знайти застосування як лабораторна установка у технікумах, загальноосвітніх і вищих навчальних закладах. Перелік фігур креслення. На фіг. 1 показана фронтальна проекція схеми лабораторного пристрою "Фізичний маятник", на фіг. 2 показана його профільна проекція. Лабораторний пристрій "Фізичний маятник" пристрій містить вертикальну стійку 1, у верхній частині якої рухомо встановлена вісь 2, на якій закріплено жорсткий стрижень 3 маятника. Вантаж 4 маятника закріплено на стрижні маятника за допомогою гвинта 5, що надає можливість змінювати положення вантажу на стрижні маятника. Вісь 2 за допомогою муфти 6 з'єднана з датчиком кутової координати 7, який в свою чергу під'єднано до джерела живлення 10, в електричному ланцюгу якого передбачена кнопка 11. В середній частині осі 2 встановлено гальмівний шків, що взаємодіє з гальмівним механізмом 8, момент якого можна змінювати за допомогою гвинта 9. Лабораторний пристрій фізичного маятника передбачає наявність аналого-цифрового перетворювача (АЦП) для передачі даних засобами інтерфейсу до персонального комп'ютера (ПК). Лабораторний пристрій працює за такою схемою: попередньо під'єднується датчик кутової координати до аналого-цифрового перетворювача, потім засобами USB-інтерфейсу до ПК. Далі відхиляють маятник з положення рівноваги, і натискуванням кнопки 11 вмикають схему живлення датчика кутової координати 7, після чого відпускають маятник, і в режимі реального часу проводять запис осцилограми коливань маятника. 1 UA 68402 U 5 10 Основною відмінністю розробленого пристрою являється наявність датчика кутової координати, сигнал якого обробляється АЦП і передається засобами USB-інтерфейсу до ПК, що забезпечує відтворення на екрані монітора осцилограми коливного процесу, а також гальмівного механізму. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі. На даний час виготовлено діючий експериментальний зразок лабораторного пристрою "Фізичний маятник", виконані дослідження його працездатності і відповідності до очікуваних результатів. Результати дослідження показали працездатність, отримані осцилограми забезпечують необхідну точність визначення періоду коливань, амплітуди, інтенсивності затухання, а також прискорення вільного падіння для даної місцевості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Лабораторний пристрій фізичний маятник, що призначений для моделювання коливного процесу, містить вертикальну стійку, на якій рухомо встановлено вісь маятника, який відрізняється тим, що вісь маятника з'єднана з датчиком кутової координати, окрім того на осі маятника встановлено гальмівний механізм, що взаємодіє з гальмівними елементами. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2