Свободные торсионные вибрации

СВОБОДНЫЕ ТОРСИОННЫЕ ВИБРАЦИИ
Этот продукт является частью линейки, в которой исследуются свободные вибрации в простых системах с «одной степенью свободы».

Он знакомит студентов с ключевыми научными терминами, такими как:

• Простое гармоническое движение (SHM)
• Частота колебаний
• Модуль сдвига
• Полярный момент области
• Момент инерции массы
• Разность фаз между смещением и его производными

Этот продукт подходит для прочной испытательной рамки (TM160) для изучения или демонстрации.

Этот продукт включает вращающийся диск или «ротор» на конце тонкого стержня. Вы можете сравнить это с системой массовых пружин, за исключением того, что она заменяет массу моментом инерции массы ротора, а пружину - вращением стержня.

Задняя панель крепится к тестовой рамке. Панель содержит два вертикальных полозья. Бегуны держат патрон, который надежно захватывает стержень образца в любом положении по всей его длине. Нижняя часть стержня крепится к ротору, который может свободно вращаться. Втулка обеспечивает вращение вдоль оси стержня и поддерживает ротор во время настройки.

Бесконтактный датчик рядом с диском ротора измеряет амплитуду вращательных колебаний. Датчик не имеет физического контакта с ротором для незначительного демпфирования. Оборудование включает в себя выбор стержней разного диаметра, и положение патрона может быть отрегулировано. Шкала на задней панели, обращенная к нижней части стержня, дает прямое указание на «эффективную» длину стержня. Студенты могут использовать их, чтобы узнать, как диаметр и длина стержня влияют на крутильные колебания.

Студенты могут также прикрепить дополнительный инерционный диск к ротору, чтобы увидеть, как повышенная инерция влияет на крутильные колебания.

Студенты опускают опору ротора, когда готовы, а затем осторожно поворачивают и отпускают ротор, чтобы вызвать свободные крутильные колебания в стержне образца. Затем они находят частоту колебаний и сравнивают ее с предсказанной теорией.
TecQuipment откалибрует датчик смещения для работы с VDAS (mkII) для отображения в реальном времени и сбора данных о колебаниях системы. Студенты используют программное обеспечение, чтобы увидеть форму волны смещения и измерить частоту. Программное обеспечение рассчитывает и показывает первые две производные смещения - скорость и ускорение.

TecQuipment специально разработало TM165 для работы с VDAS (mkII). Однако выход датчика может быть подключен к вашей собственной системе сбора данных или осциллографу, если это необходимо.

Учащиеся могут установить дополнительный комплект демпфера (TM165a), чтобы проверить, как вязкое демпфирование влияет на колебания ротора. В этот комплект входит кронштейн, который удерживает мощный магнит над ротором TM165. Магнит индуцирует вихревые токи в колеблющемся роторе, противодействуя и демпфируя его движение. Эффект демпфирования пропорционален скорости и становится равным нулю, когда ротор перестает колебаться. Это делает его формой вязкого демпфирования.

При использовании комплекта демпфера VDAS может подгонять свои отображаемые данные для моделей с демпфированием с пониженным демпфированием.

Результаты обучения:

• Диаметр стержня и частота колебаний
• Длина стержня и частота колебаний
• Инерция и частота колебаний
• Разность фаз между смещением и его производными
• Затухающие крутильные колебания (необходим дополнительный комплект демпфера)