Свободные вибрации луча и пружины

СВОБОДНЫЕ ВИБРАЦИИ ЛУЧА И ПРУЖИНЫ
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) и частота колебаний
• Момент инерции
• Демпфирование колебаний
• Пружинная константа и закон Гука
• Разность фаз между смещением и его производными

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

Этот продукт включает в себя балку, повернутую на одном конце, а другой конец подвешен спиральной пружиной. Вы можете сравнить это с системой масса-пружина, за исключением того, что момент массы инерции балки заменяет простую массу. Эта общая система появляется в машинах и подвесках автомобилей.

Задняя панель крепится к тестовой рамке. Панель удерживает шарнир и бесконтактный датчик смещения. Шарнир содержит высококачественные самоустанавливающиеся подшипники, которые удерживают левый конец жесткой балки, позволяя ей свободно вращаться на небольшой угол. Датчик измеряет колебания на правом конце балки с незначительным демпфированием, одновременно направляя движение.

Балка имеет «лестничную» конструкцию с равномерно расположенными «перекладинами». Эти перекладины обеспечивают удобное положение при монтаже, сохраняя равномерно распределенную массу по длине балки. TecQuipment включает в себя набор масс для добавления к пучку, увеличивая его инерцию. Отдельная пружинная скоба над балкой содержит две пружины для подвешивания балки к любой перекладине по всей ее длине. И задняя панель, и пружинный кронштейн имеют печатные шкалы. Учащиеся используют шкалу на задней панели, чтобы легко расположить массы, пружину и дополнительный демпфер вдоль балки. Они используют шкалу на кронштейне пружины, чтобы показать закон Гука и найти постоянную пружины. Студенты осторожно опускают луч и отпускают его, позволяя ему вибрировать. Затем они находят частоту колебаний и сравнивают ее с предсказанной теорией.

Несколько положений вдоль луча позволяют студентам попробовать свои собственные комбинации экспериментов, в дополнение к предложенным. Например, они могут попробовать разные положения пружины или несколько масс.

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 TM167 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 (TM167a), чтобы проверить, как вязкое демпфирование влияет на колебания луча. Этот простой поршневой диск и цилиндр образуют демпфер приборной панели, который подходит к испытательной раме под балкой. Работает с легко найденными нетоксичными жидкостями (не входят в комплект) для различных уровней демпфирования. Например: вода и растительное масло производят легкое демпфирование, в то время как касторовое масло производит сильное демпфирование. Студенты могут попробовать свои собственные жидкости (при условии, что они безопасны и не повредят оборудование) и свои собственные поршневые диски для работы над проектом.

При использовании демпфирующего комплекта VDAS может подгонять свои отображаемые данные для моделей с демпфированием с пониженным и повышенным демпфированием.

Примечание. Вы можете приобрести любое количество комплектов амортизаторов, чтобы сделать переключение между различными жидкостями более удобным.

Результаты обучения:

• Пружина растяжение и сила (пружина постоянная) и закон Гука
• Разность фаз между смещением и его производными
• Частота колебаний и переменный момент массы инерции при изменении значения массы
• Частота колебаний и пружинная постоянная
• Частота колебаний и изменение момента инерции массы при изменении положения массы
• Демпфирование и коэффициент колебаний (необходим дополнительный комплект демпфера)