УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Область техники
Заявленное техническое решение относится к средствам обучения, в частности к учебным приборам по физике, и может быть широко использовано в экспериментах по демонстрации сложения колебаний во взаимно перпендикулярных направлениях с образованием фигур Лиссажу.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известно устройство (патент SU 1529274 A1, "Устройство для демонстрации фигур Лиссажу", Бабищевич М.Г., G09B 23/06, 1989.12.15), демонстрирующее такие явления, как оптическая запись колебаний, сложение колебаний в перпендикулярных направлениях, развертка колебаний. Недостатком данного устройства является наличие различных электронных, магнитоэлектрических и оптических элементов, что обуславливает сложность конструкции, громоздкость и высокую стоимость, затрудняет эксплуатацию и снижает демонстрационные возможности.
Известен учебный прибор, который позволяет демонстрировать сложение колебаний в перпендикулярных направлениях (патент SU 1688276 A1 "Демонстрационное устройство колебательных и волновых явлений в физике", Набитович И.Д., G09B 23/22, 1991.10.30). Недостатком данного устройства является наличие электромеханических систем внутри установки, что усложняет конструкцию, увеличивает стоимость устройства и его габариты, затрудняет эксплуатацию.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании простой, малогабаритной установки, позволяющей демонстрировать явление сложения колебаний во взаимно перпендикулярных направлениях с образованием фигур Лиссажу.
Данная задача решается за счет того, что с помощью звукового сигнала, являющегося суммой двух отличающихся по частоте гармонических колебаний, демонстрирующему устройству в виде плоского зеркала, закрепленного на мембране, задается характерное колебательное движение. Зеркало освещается лучом лазера, который жестко закреплен и не изменяет направления луча. Таким образом, зеркало совершает колебательные движения, поворачиваясь вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку закрепления зеркала. Колебания, задаваемые при помощи звуковых волн, происходят с различной частотой и приводят к отклонению луча лазера. Получаемая на экране фигура является результатом колебательного процесса, с заданными частотами в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и демонстрирует фигуры Лиссажу. Применяемое техническое решение позволяет значительно удешевить и упростить, а также существенно расширить демонстрационные возможности, связанные с данным физическим явлением.
Результатом, который обеспечивается приведенной совокупностью признаков, является расширение демонстрационных возможностей, удобство и простота установки для проведения лабораторных работ, связанных с явлением сложения колебаний в перпендикулярных направлениях, что важно для учебных заведений, где в опытах участвуют как преподаватели, так и студенты.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами. Чертежи представлены в объеме, достаточном для понимания полезной модели специалистами, и ни в какой мере не ограничивают объема полезной модели. На чертежах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг. 1 показана блок схема основных элементов установки.
Осуществление полезной модели
Установка для демонстрации взаимно перпендикулярных колебаний, включает в себя динамик 1, задающий колебательное движение мембраны 2, соединенной с корпусом 8. На поверхности упругой пластины 2, в заданной точке, закреплено плоское зеркало 3, направляющее излучение лазера 4, закрепленного на штативе 6, на экран 7, зафиксированный на штативе 9; вся конструкция устойчиво удерживается при помощи рамы 5, расположенной в основании корпуса.
Устройство работает следующим образом: с помощью динамика 1 на мембрану 2 производится подача звукового сигнала, являющегося суммой двух отличающихся по частоте гармонических колебаний, что позволяет задавать характер колебательного движения мембраны. На мембране закреплено зеркало 3. Зеркало освещается лучом лазера 4, который жестко закреплен на штативе 6 и не изменяет направления луча. Таким образом, зеркало 3 совершает колебательные движения, поворачиваясь вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, проходящих через точку закрепления зеркала. Колебания происходят с различными частотами, задаваемыми соответствующими звуковыми сигналами, что позволяет вызывать отклонение луча лазера 4. Получаемая на жестко фиксированном штативом 9 экране 7 фигура является результатом колебательного процесса, составленного из гармонических колебаний с заданными частотами в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет демонстрировать фигуры Лиссажу.
Достоинством предлагаемой установки является: возможность наглядной демонстрации явления сложений колебаний во взаимно перпендикулярных направлениях с образованием фигур Лиссажу, простота конструкции обеспечивает повышение надежности и значительное уменьшение габаритов, в сравнении с существующими аналогами, что позволяет сделать устройство более безопасным и удобным в использовании. Предлагаемое техническое решение может использоваться, как при проведении лабораторных работ, так и во время лекционных занятий, связанных с изучением явлений колебательного движения, для построения фигур Лиссажу.