УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
DEVICE FOR OSCILLATORY MOTION STUDYING

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и может быть использовано в учебном процессе для наглядной демонстрации опытов по изучению колебательных движений.
Известно техническое решение по патенту №2280839 «Отвес», содержащее корпус с острым концом и глухим осевым вертикальным отверстием. Корпус подвешен на гибкой нити. Данное техническое решение используется в контрольно-измерительной технике и позволяет использовать его для изучения параметров процесса колебания.
Известно техническое решение по патенту №2069311 «Отвес», содержащее подвешенных на гибкой нити корпус, состоящий из нескольких соединенных элементов, выполненных с продольными осевыми отверстиями, а в нижнем элементе корпуса внутри отверстия установлен подпружиненный выступающий наконечник. Данное техническое решение также используется только в контрольно-измерительной технике.
Известен «Способ измерения параметров свободно затухающих колебаний крутильного маятника» по патенту №2258912, но данное техническое решение очень сложно и непригодно для использования в школьном процессе обучения.
Известен «Прибор по механике» по патенту №2063065, содержащий автоколебательную систему, установленную на подвешенном массивном основании, снабженном маятником. Однако данный прибор не обеспечивает наглядность динамики параметров колебательного процесса.
Наиболее близким техническим решением является устройство того же назначения по патенту №2157557 «Способ и устройство для регулирования периода колебаний крутильного маятника», кл. G04B 17/10, 1999 г, в котором устройство содержит подвешенную вертикально на упругой нити жесткую систему тел, на конце которой находится стержень, направленный вдоль оси подвеса. Жесткую систему тел со стержнем приводят в движение-колебание и наблюдают за процессом колебаний. Однако такое техническое решение не отображает наглядное изображение параметров колебаний, их частоту и затухание.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства, которое обеспечивало бы наглядное изучение параметров колебательного движения с фиксацией этих параметров, что позволило бы проводить анализ самого колебательного процесса, а также сравнивания процессов колебания в зависимости от причины его возникновения.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для изучения колебательного движения содержит маятник, ось полвеса, сборный корпус, нити подвеса, наконечник при этом оно содержит массивное основание с вертикальной стойкой и регулируемой по ее высоте перекладиной, при этом сборный корпус маятника содержит горизонтальную пластину с центральным сквозным отверстием, в котором закреплен расположенный вдоль оси подвеса вертикальный патрубок с расположенными внутри него наконечником в виде свободно перемещающегося пишущего средства и прижимающим его сверху средством, при этом пластина снабжена зацепами для закрепления нитей подвеса, а патрубок снабжен съемными заглушками, а на верхней поверхности массивного основания расположено перемещающееся перпендикулярно плоскости колебания регистрирующее средство записи, взаимодействующее с наконечником пишущего средства.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено устройство для изучения колебательного движения.
Устройство для изучения колебательного движения содержит массивное основание 1 со стойкой 2 и перекладиной 3, которая имеет возможность перемещаться по стойке 2 вверх-вниз. На перекладине 3 подвешивают маятник 4. Маятник 4 включает нити 5, на которых подвешивают сборный корпус 6. Корпус 6 состоит из пластины 7, снабженной центральным сквозным отверстием, в которое закрепляется вертикальный патрубок 8. Центральное отверстие пластины 7 и отверстие 9 вертикального патрубка 8 расположены вдоль оси подвеса «О». В отверстии 9 внутри патрубка 8 размещают пишущее средство 10, например карандаш, таким образом, чтобы его пишущий наконечник 11 выступал за нижнее основание 12 пластины 7. Патрубок 8 снабжен съемными заглушками 13, выполненными из мягкого материала, например поролона, чтобы не сломать пишущий наконечник 11 пишущего средства 10. Пишущее средство 10 пригружают прижимающим средством 14, которое обеспечивает необходимый прижим, а соответственно и контакт пишущего наконечника 11 с регистрирующим средством 15, например листом бумаги, для записи движения маятника 4 устройства для изучения колебательного движения. Пластина 7 снабжена зацепами 16 для закрепления нитей 5 подвеса. Регистрирующее средство 15 приводится в движение либо вручную, либо механизмом (на чертеже не показано).
Устройство работает следующим образом.
Сначала собирается устройство, а именно размещается на массивном основании регистрирующее средство 15, подвешивается маятник 4, убирается нижняя заглушка 13 из патрубка 8, проверяется наличие контакта пишущего наконечника 11 с регистрирующим средством 15. Затем маятнику 4 придают колебательное движение, при этом регистрирующее средство 15 перемещают в плоскости, перпендикулярной плоскости колебания маятника. В результате наличия прижимающего средства 14 пишущее средство своим наконечником всегда находится в контакте с регистрирующим средством. А так как масса пластины 7 значительно больше массы прижимающего средства 14, то пишущее средство 10 свободно перемещается в отверстии патрубка 8, при этом не теряется контакт пишущего наконечника 11 с регистрирующим средством 15 в процессе колебания маятника, в результате на бумаге прочерчивается кривая, показывающая амплитуду и период колебания маятника.
Предложенное устройство по своей конструкции является простым механизмом, не требующим больших затрат для его производства, и в то же время обеспечивает наглядность изучения процесса колебания.