自由ねじり振動 教育機器 機械的トレーニング機器

TM165 自由ねじり振動教育用機器 メカニカルトレーニング機器

自由なねじり振動
この製品は、単純な「1 自由度」システムの自由振動を探求する製品群の一部です。
次のような重要な科学用語を生徒に紹介します。
• 単純調和運動 (SHM)
• 発振周波数
• せん断弾性率
• 断面極モーメント
• 質量慣性モーメント
• 変位とその導関数間の位相差
この製品は、研究やデモンストレーション用の頑丈なテストフレーム (TM160) に適合します。
この製品には、細いロッドの端に回転ディスクまたは「ローター」が含まれています。 これをマススプリング システムと比較できます。ただし、質量がローターの慣性モーメントに置き換えられ、スプリングがロッドのねじれに置き換えられる点が異なります。

バックパネルはテストフレームに固定されます。 パネルには 2 つの垂直ランナーが保持されます。 ランナーは、試験片ロッドの長さに沿った任意の位置で確実にグリップするチャックを保持します。 ロッドの底部は自由に回転できるローターに固定されています。 ブッシングは、回転がロッドの軸に沿って維持されることを保証し、セットアップ中にローターをサポートします。
ローターディスクの隣にある非接触センサーが回転振動の振幅を測定します。 センサーはローターと物理的に接触しておらず、減衰は無視できます。 この装置にはさまざまな直径のロッドが含まれており、チャックの位置を調整できます。 ロッドの底部を基準にしたバックパネルの目盛りは、ロッドの「有効」長さを直接示します。 学生はこれらを使用して、ロッドの直径と長さがねじり振動にどのような影響を与えるかを発見できます。
学生は、追加の慣性ディスクをローターに取り付けて、増加した慣性がねじれ振動にどのような影響を与えるかを確認することもできます。
生徒は準備ができたらローターサポートを下げ、ローターをゆっくりとひねって放し、標本ロッドに自由ねじり振動を引き起こします。 次に、振動の周波数を見つけて、それを理論から予測された周波数と比較します。
システム振動波形のリアルタイム表示とデータ収集のために VDAS (mkII) と連携するように変位センサーを校正します。 学生はソフトウェアを使用して変位波形を確認し、周波数を測定します。 ソフトウェアは、変位の最初の 2 つの導関数 (速度と加速度) を計算して表示します。
TM165 は VDAS (mkII) で動作するように特別に設計されています。 ただし、必要に応じて、センサー出力を独自のデータ収集システムまたはオシロスコープに接続できます。
学生はオプションのダンパー キット (TM165a) を装着して、粘性減衰がローターの振動にどのような影響を与えるかをテストできます。 このキットには、TM165 のローター上に強力な磁石を保持するブラケットが含まれています。 磁石は振動するローターに渦電流を誘導し、その動きに抵抗して減衰させます。 減衰効果は速度に比例し、ローターの振動が停止するとゼロになります。 これは一種の粘性減衰になります。
ダンパー キットを使用すると、VDAS は表示されたデータを減衰不足の粘性減衰モデルに適合させることができます。
学習成果
• ロッドの直径と振動周波数
• ロッドの長さと振動周波数
• 慣性と振動周波数
• 変位とその導関数間の位相差
• 減衰ねじり振動 (オプションのダンパーキットが必要)