Опыт со стробоскопическим диском

Опыты с вибратором для демонстрации механического резонанса

Вибратор представляет собой узкую стальную пластинку с белым флажком на конце (рис. 11). Пластинка зажата в специальной обойме, которая закрепляется на корпусе электродвигателя двумя зажимными винтами.

Для проведения опытов электродвигатель с вибратором устанавливают в треногу универсального штатива и насаживают на вал эксцентрик. Пластинку вибратора зажимают в обойме и, подложив под треногу кусок листовой резины, включают электродвигатель.

При медленном и плавном увеличении числа оборотов наступает момент, когда амплитуда колебаний пластинки вибратора резко возрастает, причем белый квадратик флажка как бы растягивается в широкую полосу. При дальнейшем увеличении числа оборотов амплитуда колебаний вновь уменьшается.

В этом опыте собственная частота вибратора постоянна, а частота импульсов, вызывающих колебания, изменяется.

Полезен также второй вариант опыта, в котором число оборотов электродвигателя постоянно, а изменяется собственная частота вибратора. Для этого надо слегка ослабить зажим и, взявшись за нижний конец пластинки вибратора, медленно передвигать ее в вертикальном направлении. При изменении длины пластинки изменяется ее собственная ча­стота. Когда она станет равной постоянной частоте импульсов двигателя, наступает резонанс.

Этот второй вариант опыта аналогичен опыту с настройкой электрического колебательного контура в резонанс с генератором УВЧ при прохождении темы «Электромагнитные колебания и волны».

Для получения наилучшего эффекта при проведении опытов с вибратором надо не забыть подложить под треногу резинку или войлок и найти наивыгоднейшее смещение ролика в эксцентрике.

При помощи муфты от диска с цепочкой насаживают на вал электродвигателя стробоскопиче­ский диск и ярко освещают его люминисцентной лампой, загородив ее от учащихся. Затем пускают электродвигатель и плавно увеличивают его скорость.

рис. 11

Следя за поверхностью вращающегося диска, можно заметить кажущуюся поочередную остановку его колец. Сначала кажется неподвижным внешнее кольцо. В этот момент электродвигатель делает 500 об/мин. Затем будет казаться остановившимся следующее кольцо, а соседние—медленно вращающимися в ту или другую сторону. При 6000 об/мин останавливается внутреннее кольцо, имеющее два сектора. Числа оборотов указаны на каждом из колец диска.

При помощи этого опыта разъясняют стробоскопический эффект и его применение в технике для контроля числа оборотов, а также рассмотрения в замедленном темпе быстро протекающих периодических процессов.

Во время опытов с универсальным электродвигателем надо соблюдать правила электробезопасности, следить за надежным креплением вращающихся деталей и располагать прибор так, чтобы ось вращения была перпендикулярна продольной линии расположения демонстрационного стола.

Дата добавления: 2015-07-13