KOSTENLOSE SCHWINGUNGEN EINES AUSRÄNGERS Lehrgerät Mechanisches Trainingsgerät

TM166 KOSTENLOSE SCHWINGUNGEN EINES AUSRÄNGERS Lehrgerät Mechanisches Trainingsgerät

Freie Schwingungen eines Auslegers
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
• Balkensteifigkeit
• Rayleighs Methode
• Dunkerleys Methode
• Zweites Flächenmoment
• Phasendifferenz zwischen Verschiebung und ihren Ableitungen
Dieses Produkt passt zum Studium oder zur Demonstration auf den stabilen Testrahmen (TM160).
Ein Balken mit der Masse am Ende funktioniert ähnlich wie ein Masse-Feder-System – die Steifigkeit des Balkens ersetzt einfach die Steifigkeit der Feder. Allerdings gehen wir bei einem Masse-Feder-System normalerweise von einer im Vergleich zur Masse „leichten“ Feder aus. Der vibrierende Cantilever untersucht, was passiert, wenn das Federelement (in diesem Fall der Balken) nicht leicht ist. Darüber hinaus wird ein Balken (ohne Spitzenmasse) als vollständig in sich geschlossenes System untersucht, das die Masse und die Feder bildet.

Der vibrierende Ausleger ist ein einfaches und sehr anschauliches Beispiel für Schwingungen, die in realen Strukturen wie Flugzeugflügeln auftreten können.
Eine Rückwand wird am Testrahmen befestigt. Das Paneel hält eine stabile Klemme und zwei Kufen. Die Klemme hält den Balken. Mit der Klemme stellen die Schüler die Schwinglänge des Auslegers ein. Die Läufer tragen einen berührungslosen Sensor, der die Schwingungen am Ende des Auslegers misst. Der Sensor hat keinen physischen Kontakt mit dem Balken, wodurch die Dämpfung vernachlässigbar ist.
Auf der Rückseite ist eine Skala aufgedruckt. Damit stellen Studierende die Balkenlänge genau ein.
Das Produkt umfasst zwei Balken; ein einfacher Balken und ein Balken mit Spitzenmasse. Die Schüler können dem zweiten Balken zusätzliche „Spitzenmasse“ hinzufügen, um zu testen, wie sich diese auf die Schwingungen auswirkt. Die Schüler ziehen das Ende des Auslegers nach unten und lassen ihn los, sodass er vibriert. Anschließend ermitteln sie die Schwingungsfrequenz und vergleichen sie mit der theoretisch vorhergesagten. Die Schüler testen den Balken mit einer variierenden Spitzenmasse, indem sie das Verhältnis von Spitzenmasse zu Balkenmasse ändern. Sie entdecken, dass die Annahme, dass es sich bei dem Strahl um „Licht“ handelt, bei den meisten Verhältnissen möglicherweise keine genauen Vorhersagen über die Schwingungsfrequenz liefert. Anschließend erfahren sie, wie Rayleighs Methode die Gesamtvorhersage verbessert. Sie verwenden außerdem Dunkerleys Methode, um nur die Eigenfrequenz des Strahls vorherzusagen, und vergleichen diesen Wert mit dem Wert, der mit anderen Methoden ermittelt wurde.
Die Rückwand lässt sich sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung befestigen, sodass Schüler die Balken in beiden Positionen testen können.
Kalibrieren Sie den Verschiebungssensor für die Zusammenarbeit mit VDAS® (mkII) zur Echtzeitanzeige und Datenerfassung von Systemschwingungswellenformen. Die Schüler verwenden die Software, um die Verschiebungswellenform anzuzeigen und die Frequenz zu messen. Die Software berechnet und zeigt die ersten beiden Ableitungen der Verschiebung – Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Das TM166 wurde speziell für die Zusammenarbeit mit VDAS® (mkII) entwickelt. Bei Bedarf kann der Sensorausgang jedoch an Ihr eigenes Datenerfassungssystem oder Oszilloskop angeschlossen werden.
LERNERFOLGE
• Vorhersage der Schwingungsfrequenz mithilfe der Rayleigh-Methode und der vereinfachten Methode unter der Annahme, dass der Strahl „leicht“ ist.
• Phasendifferenz zwischen Verschiebung und ihren Ableitungen
• Länge des horizontalen Auslegers und Schwingungsfrequenz
• Verwendung der Dunkerley-Methode zur Vorhersage der „nur Strahl“-Frequenz
• Vergleich von vertikalen und horizontalen Auslegern