FREIE SCHWINGUNG EINES MASSENFEDERSYSTEMS Didaktische Geräte Mechanische Trainingsgeräte

TM164 FREIE VIBRATION EINES MASSENFEDERSYSTEMS Didaktische Ausrüstung Mechanische Trainingsausrüstung

FREIE SCHWINGUNG EINES MASSENFEDERSYSTEMS
Dieses Produkt ist Teil einer Reihe, die freie Schwingungen in einfachen Systemen mit einem Freiheitsgrad erforscht.
Es führt die Studierenden in wichtige wissenschaftliche Begriffe ein wie:
• Einfache harmonische Bewegung (SHM) und Schwingungsfrequenz
• Federkonstante und Hookesches Gesetz
• Schwingungsdämpfung
• Phasendifferenz zwischen Verschiebung und ihren Ableitungen
Dieses Produkt passt zum Studium oder zur Demonstration auf den stabilen Testrahmen (TM160).
Das Masse-Feder-System ist eines der am einfachsten erklärbaren Schwingungssysteme. Dies liegt daran, dass die Schüler möglicherweise bereits mit dem Hookeschen Gesetz vertraut sind, das zeigt, dass die von einer Feder ausgeübte Kraft proportional zur Dehnung ist. Daher können Studierende leicht eine Verbindung zur einfachen harmonischen Bewegung herstellen – definiert als oszillierende Bewegung, bei der die Rückstellkraft proportional zur Verschiebung ist. Eine Rückwand wird am Testrahmen befestigt. Das Panel enthält zwei vertikale Führungsstangen und einen berührungslosen Wegsensor. Eine Prüffeder hängt eine Plattform mit ausgeglichener Masse, die vertikal in den Führungsstangen vibriert (oszilliert). Die Schüler montieren zusätzliche Massen an der Plattform und eine zweite Feder steht zur Verfügung, um verschiedene Systemkombinationen zu testen.
Der Wegsensor misst die vertikalen Schwingungen der Plattform. Ein zusätzlicher in die Plattform eingebauter Sensor (Beschleunigungsmesser) misst die Beschleunigung der Plattform beim Auf- und Abfahren. Beide Sensoren messen die Bewegung, erzeugen jedoch eine vernachlässigbare Dämpfung.

Auf der Rückseite ist eine Skala aufgedruckt. Die Schüler verwenden es mit einem Cursor auf der Plattform, um die Federausdehnung genau zu messen, das Hookesche Gesetz zu zeigen und die Federkonstante zu ermitteln.
Die Schüler ziehen die Plattform vorsichtig nach unten und lassen sie los, sodass sie vibriert. Anschließend ermitteln sie die Schwingungsfrequenz und vergleichen sie mit der theoretisch vorhergesagten. Kalibrieren Sie die Sensoren für die Zusammenarbeit mit VDAS® (mkII) zur Echtzeitanzeige und Datenerfassung von Systemschwingungswellenformen. Die Schüler verwenden die Software, um sowohl die Verschiebungs- als auch die Beschleunigungswellenformen anzuzeigen, um die Phasendifferenz zwischen ihnen zu bestätigen und die Frequenz zu messen. Die Software berechnet und zeigt die ersten beiden Ableitungen der Verschiebung – Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Schüler können dann sowohl die gemessene als auch die abgeleitete Beschleunigung gleichzeitig sehen und vergleichen, um den Zusammenhang zu bestätigen.
Das TM164 wurde speziell für die Zusammenarbeit mit VDAS® (mkII) entwickelt. Bei Bedarf können die Sensorausgänge jedoch an Ihr eigenes Datenerfassungssystem oder Oszilloskop angeschlossen werden.
Die Schüler können ein optionales Dämpfer-Kit (TM164a) einbauen, um zu testen, wie sich die viskose Dämpfung auf die Systemschwingungen auswirkt. Diese einfache Kolbenscheibe und der Zylinder bilden einen Stoßdämpfer, der an den Führungsstangen unter der Plattform befestigt wird. Es funktioniert mit leicht erhältlichen, ungiftigen Flüssigkeiten (nicht im Lieferumfang enthalten) für verschiedene Dämpfungsstufen. Zum Beispiel: Wasser und Pflanzenöl bewirken eine leichte Dämpfung, während Rizinusöl eine starke Dämpfung bewirkt. Die Schüler können ihre eigenen Flüssigkeiten (vorausgesetzt, sie sind sicher und beschädigen die Ausrüstung nicht) und ihre eigenen Kolbenscheiben für Projektarbeiten ausprobieren. Bei Verwendung des Dämpfer-Kits kann VDAS® seine angezeigten Daten an unterdämpfte und überdämpfte viskose Dämpfungsmodelle anpassen.
Hinweis: Sie können eine beliebige Anzahl von Dämpfersätzen erwerben, um den Wechsel zwischen den verschiedenen Flüssigkeiten bequemer zu gestalten.
LERNERFOLGE
• Federausdehnung und -kraft (Federkonstante) sowie das Hookesche Gesetz
• Schwingungsfrequenz, Federkonstante und variierende Masse
• Phasendifferenz zwischen Verschiebung und ihren Ableitungen
• Vergleich der gemessenen und abgeleiteten Beschleunigung
• Schwingungsdämpfung und -koeffizient (erfordert optionales Dämpfer-Kit)