ФИЗИЧЕСКОМУ КАБИНЕТУ

В конце апреля текущего года в Горьком проходил городской слет юных техников.

Большой популярностью на слете пользовался стенд демонстрационной аппаратуры, изготовленной в кружке автоматики 54-й школы под руководством Григория Григорьевича Синяка. Рростота, наглядность, доступность изготовления — вот отличительные черты всех конструкций. За разработку этих приборов кружку 54-й школы было ьручено авторское свидетельство Патентного бюро нашего журнала.

Первый ПРИБОР (рис. 1) предназначен ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ И МЕХАНИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА. Из курса физики известно, что вынужденные колебания любого тела появляются под влиянием внешней, периодически действующей силы. Изменяя частоту вынужденных колебаний, можно добиться такого состояния, при котором частота собственных колебаний маятника совпадет с частотой вынужденных колебаний. Это явление называется резонансом. Таким образом нетрудно показать, что вынужденные колебания тесно связаны с явлением резонанса.

А теперь об устройстве прибора. На толстой деревянной подставке укреплены две стойки с перекладинами. В верхней части стоек просверлены от-керстия для оси — металлического прутка диаметром 5—6 мм. На высту

пающий наружный конец прутка надевается ручка. В середине оси сделан выгиб для получения эксцентрика. К этому месту подвешивается пружина с маятником.

Для того, чтобы предотвратить колебания маятника в горизонтальной плоскости, через него (а также внутри пружины) пропускается тонкая проволока, один конец коюрой закрепляется на подставке, а другой — на средней перекладине.

Опыт начинают с показа собственных колебаний маятника. Для этого достаточно вывести маятник из положения равновесия. Затем, вращая ручку, показывают вынужденные колебания маятника. В начале амплитуда колебаний будет небольшая. Постепенно, увеличивая число оборотов ручки, можно добиться резонанса. Отклонение маятника от положения равновесия при этом значительно возрастает.

Подвешивая пружины различной жесткости и устанавливая маятники с различной массой, можно наблюдать за изменением резонансной частоты колебаний.

При изучении колебательного движения тел часто приходится определять положение тела в требуемый момент времени, скажем через 12 сек. после начала движения. А для этого нужно «развернуть» колебания маятника во времени, то есть построить график движения колебания тела. На уроках обычно протягивают вручную лист бумаги под колеблющимся телом с прикрепленным к нему карандашом. На листе вычерчивается синусоидальная кривая, по которой подсчитывают частоту, период и амплитуду колебаний маятника. Чтобы график получился равномерный, бумагу (а еще лучше бумажную ленту) протягивают не вручную, а с помощью электродвигателя. Конструкция такого ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ПРИБОРА С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ показана на рисунке 2.

Основанием прибора служит толстая деревянная доска или фанера размером 800X150X15 мм С одной стороны основания на расстоянии 200 мм от конца крепится наклонная плоскость — тоже из фанеры или доски. Поверхность наклонной плоскости тщательно зачищается или покрывается тонкой жестью. Сбоку к ней прибиваются ограничительные планки.

С другой стороны основания устанавливается механизм перемещения бумажной ленты. Это металлическая П-образная стойка с валиком, вставленным между отогнутыми концами стойки. Сбоку к стойке прикреплен электродвигатель СД-2, ось которого соединена с валиком.

На валике закреплен конец тросика (прочная бечевка или рыболовная леска). Тросик перекинут через блок, расположенный на верхнем конце наклонной плоскости, и соединен с металлическим зажимом, который перемещается по плоскости.

Бумажную ленту для записи колебаний можно склеить из отдельных полос чертежной бумаги. Ширина ленты 130— 140 мм. Конец ленты пропускается под валиком и прикрепляется к зажиму.

Маятник (массой около 2 кг) подвешен на нитях к деревянному диску. Показанное на рисунке крепление обеспечивает колебания маятника только в поперечном (относительно перемещающейся бумаги) направлении. Снизу к маятнику крепится кисточка.

Лист с маятником установлен на металлических стойках длиной по 1500 мм. Высоту стоек можно свободно изменять, фиксируя их винтами в нужном положении.

В начале опыта выдвиньте стойки на максимальную высоту (частота колебаний маятника наименьшая). Отрегулируйте положение маятника так, чтобы кисточка слегка касалась бумажной ленты. Обмакните кисточку в чернила, качните маятник (амплитуда колебаний не должна превышать ширину бумажной ленты) и включите электродвигатель. На бумажной ленте будет записываться синусоидальная кривая. Опустите стойки ниже и снова отрегулируйте положение маятника относительно бумаги — частота колебаний маятника возрастет. Записанная кривая изменится.

И еще один прибор, разработанный в кружке автоматики этой школы (рис. 3). Он позволяет продемонстрировать ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА, с которым знакомятся в школе при изучении звуковых колебаний.

На вращающемся диске расположен макет генератора звуковой частоты. Поскольку громкость звука может быть небольшой, подойдет практически любая схема с питанием от сухих батарей.