RU2063065C1

RU2063065C1 - Aid in mechanics

Info

Publication number: RU2063065C1
Application number: RU93044258A
Authority: RU
Inventors: Валерий Вильгельмович Майер; Роберт Валерьевич Майер
Original assignee: Валерий Вильгельмович Майер; Роберт Валерьевич Майер
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1996-06-27

Abstract

FIELD: training aids. SUBSTANCE: aid in mechanics relates to visual aids. Known aid includes self-oscillation system incorporating physical pendulum with permanent magnet fixed on its end, electromagnetic valve with two inductance coils placed on one core for magnetic interaction with permanent magnet and power supply source connected to leads of electromagnetic valve mounted on one base. This known aid has low demonstration capabilities. Thus invention is aimed at removal of given demerit. Nature of invention is described by drawings: drawing 1 presents external view of aid and drawing 2 presents schematic diagram of electromagnetic valve. Aid presented in dwg 1 includes permanent magnet 1 attached to lower end of pendulum 2 which rotational axle is fixed in passive base 4 with the aid of holder 3. Suspension 5, electromagnet 6 incorporating two windings connected to electronic unit 7, power supply source 8 and sound indicator 9, for instance dynamic loudspeaker, are attached to base. Core of electromagnet is located close to permanent magnet of pendulum placed into equilibrium position. Dwg 2 presents one of possible variants of schematic diagram of electromagnetic valve 10. It incorporates electromagnet with windings 11, 12, transistors 13, 14, diode 15 and dynamic loudspeaker 16. EFFECT: easy-to-grasp demonstrations.

Description

Изобретение относится к физическим приборам и наглядным пособиям и может быть использовано в приборах по механике. The invention relates to physical devices and visual aids and can be used in devices in mechanics.

Известен прибор по механике, содержащий автоколебательную систему, включающую в себя установленные на основании физический маятник с закрепленным на его конце постоянным магнитом, электромагнитный клапан с двумя размещенными на одном сердечнике катушками индуктивности, установленными с возможностью магнитного взаимодействия с постоянным магнитом, и источник питания подключенный к выводам электромагнитного клапана (1). A known device in mechanics, comprising a self-oscillating system, including a physical pendulum mounted on the base with a permanent magnet fixed at its end, an electromagnetic valve with two inductors mounted on the same core, mounted with the possibility of magnetic interaction with a permanent magnet, and a power source connected to the terminals of the solenoid valve (1).

Недостатками известного устройства являются невысокие наглядность и демонстрационные возможности прибора. The disadvantages of the known device are the low visibility and demonstration capabilities of the device.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. The aim of the present invention is to remedy these disadvantages.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен внешний вид устройства на фиг.2- принципиальная схема электромагнитного клапана. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the appearance of the device in Fig.2 is a schematic diagram of an electromagnetic valve.

Прибор (фиг.1) состоит из постоянного магнита 1, закрепленного на нижнем конце маятника 2, ось вращения которого посредством держателя 3 зафиксирована на пассивном основании 4. К основанию прикреплены подвес 5, электромагнит 6, содержащий две обмотки (фиг.2), подключенные к электронному устройству 7, источник питания 8 и звуковой индикатор 9, например, динамик. Сердечник электромагнита установлен вблизи постоянного магнита маятника находящегося в положении равновесия. The device (figure 1) consists of a permanent magnet 1, mounted on the lower end of the pendulum 2, the axis of rotation of which by means of the holder 3 is fixed on the passive base 4. A suspension 5, an electromagnet 6, containing two windings (2) connected to the base are connected to the electronic device 7, a power source 8 and a sound indicator 9, for example, a speaker. The core of the electromagnet is installed near the permanent magnet of the pendulum in equilibrium.

На фиг. 2 представлен один из возможных вариантов принципиальной схемы электромагнитного клапана 10. Он состоит из электромагнита с обмотками 11, 12, транзисторов 13, 14 диода 15 и динамика 16. Электромагнитный ромагнитный клапан запитан от источника 17. In FIG. 2 shows one of the possible variants of the circuit diagram of the electromagnetic valve 10. It consists of an electromagnet with windings 11, 12, transistors 13, 14 of the diode 15 and speaker 16. The electromagnetic solenoid valve is powered from source 17.

Прибор работает следующим образом. При колебании маятника постоянный магнит 1 движется относительно электромагнита 6 (фиг.1) и в его обмотке 12 (фиг.2) индуцируется ЭДС индукции, направление которой определяется направлением движений магнита 1. При появлении на базе транзистора 13 отрицательного потенциала, сопротивление эмиттерколлектор уменьшается и через обмотку 11 протекает электрический ток. Возникающее при этом магнитное поле так взаимодействует с постоянным магнитом 1, что сообщает ему дополнительный импульс в направлении движения. В то же время при открывании транзистора 13 на базе транзистора 14 появляется отрицательный потенциал, и этот транзистор тоже открывается. В результате звуковой индикатор (динамик 16) формирует акустический сигнал. Таким образом, при прохождении положения равновесия маятник получает дополнительную энергию, компенсирующую потери на трение, звуковой индикатор выдает характерный щелчок. Диод 15 необходим для предотвращения самовозбуждения электронного устройства. The device operates as follows. When the pendulum oscillates, the permanent magnet 1 moves relative to the electromagnet 6 (Fig. 1) and induction EMF is induced in its winding 12 (Fig. 2), the direction of which is determined by the direction of magnet 1. When a negative potential appears on the basis of the transistor 13, the emitter collector resistance decreases and an electric current flows through the winding 11. The resulting magnetic field interacts with the permanent magnet 1 so that it gives it an additional impulse in the direction of motion. At the same time, when the transistor 13 is opened on the basis of the transistor 14, a negative potential appears, and this transistor also opens. As a result, a sound indicator (speaker 16) generates an acoustic signal. Thus, when passing the equilibrium position, the pendulum receives additional energy to compensate for friction losses, the sound indicator gives a characteristic click. Diode 15 is necessary to prevent self-excitation of the electronic device.

В учебной практике прибор используют следующим образом. Когда прибор неподвижен или движется прямолинейно и равномерно, маятник колеблется с частотой. зависящей от его параметров и ускорения свободного падения. Если прибор взять за подвес 5 и двигать с ускорением, направленным вверх, частота колебаний маятника, а значит и частота щелчков возрастает при движении с ускорением, направленным вниз. Если прибор свободно падает (движется) с ускорением свободного падения, то щелчки вообще прекращаются, что демонстрирует невозможность колебаний физического маятника в невесомости. In educational practice, the device is used as follows. When the device is stationary or moves rectilinearly and evenly, the pendulum oscillates with frequency. depending on its parameters and acceleration of gravity. If the device is taken by the suspension 5 and moved with acceleration directed upward, the oscillation frequency of the pendulum, and hence the frequency of clicks, increases when moving with acceleration directed downward. If the device freely falls (moves) with the acceleration of free fall, then the clicks cease altogether, which demonstrates the impossibility of oscillations of the physical pendulum in zero gravity.

Существенно то, что масса маятника много меньше массы основания, так как в противном случае прибор в подвешенном состоянии будет раскачиваться,забирая часть энергии у маятника. Длина маятника не должна превышать нескольких сантиметров, чтобы частота его собственных колебаний была не менее 1 Гц. Для того, чтобы пронаблюдать изменение частоты колебаний при ускоренном движении прибора, необходимо услышать как минимум три-пять щелчков звукового индикатора. Двигать прибор рукой с достаточным ускорением в течение времени, превышающего примерно 1 секунду, невозможно. Поэтому частота колебаний не должна быть меньше 1 Гц. Применение звукового индикатора обусловлено тем, что визуальными наблюдениями маятника, ускоренно движущегося в вертикальном направлении, невозможно оценить частоту его колебаний. В принципе с той же целью возможно использование светового индикатора. It is significant that the mass of the pendulum is much less than the mass of the base, since otherwise the device will swing in a suspended state, taking part of the energy from the pendulum. The length of the pendulum should not exceed a few centimeters so that the frequency of its own vibrations is at least 1 Hz. In order to observe the change in the oscillation frequency during accelerated movement of the device, you must hear at least three to five clicks of the sound indicator. It is not possible to move the device by hand with sufficient acceleration for a time exceeding approximately 1 second. Therefore, the oscillation frequency should not be less than 1 Hz. The use of a sound indicator is due to the fact that by visual observations of a pendulum accelerating in a vertical direction, it is impossible to estimate the frequency of its oscillations. In principle, for the same purpose, it is possible to use a light indicator.

Таким образом, прибор, содержащий автоколебательную систему, осциллятором в которой является физический маятник, а также звуковой или световой индикатор, вырабатывающий сигнал в такт с колебаниями осциллятора, и подвес, позволяет продемонстрировать зависимость частоты колебаний физического маятника от ускорения его движения относительно Земли. Thus, a device containing a self-oscillating system, the oscillator of which is a physical pendulum, as well as an audio or light indicator that generates a signal in time with the oscillations of the oscillator, and a suspension, allows you to demonstrate the dependence of the oscillation frequency of the physical pendulum on its acceleration relative to the Earth.

Использование изобретения улучшает наглядность и расширяет демонстрационные возможности. The use of the invention improves the visibility and expands the demonstration capabilities.

Claims

A mechanical device containing a self-oscillating system, including a physical pendulum mounted on the base with a permanent magnet fixed at its end, an electromagnetic valve with two inductors placed on the same core, mounted with the possibility of magnetic interaction with a permanent magnet, and a power source connected to the conclusions of the electromagnetic valve, characterized in that the base, the mass of which is greater than the mass of the physical pendulum, is attached to the suspension and has a sound or a wind indicator connected to the output of the electromagnetic valve, while the length of the physical pendulum is not more than 0.3 m.