[發明專利]彈簧振子裝置

有效

• 申請號: 201110364286.8
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102456284A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 趙齊浩;汪仁華
• 申請（專利權）人: 浙江向陽花教學器材有限公司
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

技術領域

本發明涉及實驗儀器，尤其涉及一種彈簧振子裝置。

背景技術

在中學物理教學中，以彈簧振子作模型，描繪出彈簧振子的振動曲線，根據振動曲線來研究簡諧振動的規律、演示彈簧振子運動現象和驗證其周期公式等。

在中國專利號為ZL2007203026865、申請日為2007年12月24日、名稱為“彈簧振子演示儀”的專利文獻中公開了一種可描繪出彈簧振子振動曲線的實驗儀器，該儀器包括支架、設置在支架上的彈簧振子與顯示板，該彈簧振子為磁性振子，顯示板為磁粉顯示板。使用時，彈簧振子上下振動，顯示板沿水平方向前行，通過振子對顯示板上的磁粉的吸引作用使磁粉粘附在顯示板上顯示出彈簧振子的振動曲線。

該專利由于彈簧振子是以豎直方向進行振動的，受彈簧振子所受重力的影響，所描繪出的曲線只能粗象地反饋出彈簧振子的振動情況，同理論曲線之間的偏差會比較大，因此用該種彈簧振子進行實驗時，不能推導出和驗證相關的物理規律和公式，也即該種彈簧振子的實驗性差。

發明內容

本發明提供了一種振動情況同理論較接近的彈簧振子裝置，解決了現有的彈簧振子不能真實反饋出彈簧振子的理論振動情況、導致實驗性差的問題。

以上技術問題是通過下列技術方案解決的：一種彈簧振子裝置，包括振子塊和使振子塊產生振動的振子彈簧，還包括水平設置的導軌，所述導軌同所述振子塊之間設有將振子塊懸浮在導軌上的懸浮機構，所述振子彈簧同所述導軌相平行。使用時，振子彈簧驅動振子塊沿軌道的軸向作水平方向的振動，重力同振子塊所受的彈簧的彈力的方向垂直、因此振子塊所受的重力不會影響振子塊的振動，影響振子振動的力為振子塊同導軌之間的摩擦力，故通過設計懸浮機構，使懸浮機構對振子塊的浮力等于振子塊的所受的重力，此時振子塊作用于導軌的正壓力（用N表示）為零，根據摩擦力公式F（摩擦力）=N×K（摩擦系數）可知摩擦力也為零，故彈簧振子所作的振動更接近于理論狀態。

作為優選，所述振子塊位于所述導軌的上方，所述懸浮機構包括設置在所述導軌內部的氣腔、若干設置在所述振子塊所在側的所述導軌上的氣孔和給氣腔供氣的氣泵，所述氣孔同所述氣腔相連通。使用時氣源中的氣體輸送到氣腔，然后經氣孔噴出，噴出的氣流將振子塊從導軌上浮起。

作為優選，本發明包括控制裝置和安裝導軌的機架，所述機架設有至少三只支撐腳，所述支撐腳中至少有兩只為升降腳，所述升降腳包括穿設在所述機架上的支撐桿、驅動支撐桿伸縮的偏心輪和驅動偏心輪轉動的伺服馬達，所述伺服馬達通過所述控制裝置進行控制。使用時通過升降腳來將導軌調整到水平狀態，使本發明放置在不水平的實驗臺上時也能夠方便地使導軌保持水平，彈簧振子的振動狀態同理論狀態的一致性好。調整方法為上方：伺服馬達驅動偏心輪轉動，偏心輪使得支撐桿相對于機架伸縮，機架的該側高度位置產生改變。

作為優選，所述支撐桿的中心線和所述偏心輪的轉軸的中心線位于同一平面上。此種設計，能使支撐桿受到機架及其上的部件的重力的下壓時，還能自動保持在對應的位置不變，故不需設計其它鎖緊結構來保持支撐桿的位置不變，結構簡單。當然不這樣設計，而將伺服馬達設計為具有自鎖功能的馬達，同樣能達到該效果。

作為優選，本發明包括兩個交叉設置的水平檢測管，所述水平檢測管包括透明的管體和內置于管體的可在管體內滾動的滾動體，所述管體與垂直于由所述振子塊的質心同所述導軌所在的直線所確定的平面的平面相平行。根據滾動體在管體內的位置來判斷導軌是否水平。能直觀地準確地判斷出導軌是否水平。

作為另一優選，本發明包括兩根交叉設置的水平檢測管，所述水平檢測管包括管體、內置于管體的可在管體內滾動的滾動體和兩個設置在管體的兩端的同滾動體相配套的檢測開關，所述管體與垂直于由所述振子塊的質心同所述導軌所在的直線所確定的平面的平面相平行，所述檢測開關同所述控制裝置電連接。當振子塊所受的重力方向不與垂直于由所述振子塊的質心同所述導軌所在的直線所確定的平面的平面相垂直時，則振子塊所受的浮力不能齊全抵消重力，振子塊同軌道之間會有摩擦力，對振子塊的振動的會造成影響，此時相應的管體內的滾動體會滾向其較低的一端并觸碰到對應的檢測開關，檢測開關將該信息給控制裝置，控制裝置根據此信息通過對應的伺服馬達調整對應支撐桿、使機架的對應側的高度產生改變到合符要求也即水平為止。根據三點確定一個平面的原理，兩根管體交叉設置即不不行時，當兩根管體都水平時，則與兩根管體都平行的平面一定為水平面。