VIBRAÇÃO LIVRE DE UM SISTEMA DE MOLA EM MASSA Equipamento Didático Equipamento de Treinamento Mecânico

TM164 VIBRAÇÃO LIVRE DE UM SISTEMA DE MOLA EM MASSA Equipamento Didático Equipamento de Treinamento Mecânico
VIBRAÇÃO LIVRE DE UM SISTEMA DE MOLA EM MASSA
Este produto faz parte de uma gama que explora vibrações livres em sistemas simples de “um grau de liberdade”.
Ele apresenta aos alunos os principais termos científicos, como:
• Movimento harmônico simples (SHM) e frequência de oscilação
• Constante da mola e Lei de Hooke
• Amortecimento de oscilação
• Diferença de fase entre deslocamento e suas derivadas
Este produto se encaixa no robusto Test Frame (TM160) para estudo ou demonstração.
O sistema massa-mola é um dos sistemas oscilatórios mais facilmente explicáveis. Isso ocorre porque os alunos já devem estar familiarizados com a Lei de Hooke, mostrando que a força exercida por uma mola é proporcional à extensão. Portanto, os alunos podem facilmente fazer a ligação ao movimento harmônico simples - definido como o movimento oscilatório onde a força restauradora é proporcional ao deslocamento. Um painel traseiro é fixado na estrutura de teste. O painel contém duas hastes guia verticais e um sensor de deslocamento sem contato. Uma mola de teste suspende uma plataforma de massa balanceada que vibra (oscila) verticalmente nas hastes guia. Os alunos colocam massas adicionais na plataforma e uma segunda mola é fornecida para testar várias combinações de sistemas.
O sensor de deslocamento mede as oscilações verticais da plataforma. Um sensor adicional (acelerômetro) embutido na plataforma mede a aceleração da plataforma conforme ela sobe e desce. Ambos os sensores medem o movimento, mas criam um amortecimento insignificante.

O painel traseiro tem uma escala impressa. Os alunos o usam com um cursor na plataforma para medir com precisão a extensão da mola, para mostrar a Lei de Hooke e encontrar a constante da mola.
Os alunos puxam a plataforma suavemente para baixo e soltam, permitindo que ela vibre. Eles então encontram a frequência de oscilação e a comparam com a prevista pela teoria. Calibre os sensores para trabalhar com VDAS® (mkII) para exibição em tempo real e aquisição de dados de formas de onda de oscilação do sistema. Os alunos usam o software para ver as formas de onda de deslocamento e aceleração para confirmar a diferença de fase entre elas e medir a frequência. O software calcula e mostra as duas primeiras derivadas do deslocamento - velocidade e aceleração. Os alunos podem então ver e comparar a aceleração medida e derivada ao mesmo tempo, para confirmar a relação.
Projetaram especificamente o TM164 para funcionar com VDAS® (mkII). No entanto, as saídas do sensor podem ser conectadas ao seu próprio sistema de aquisição de dados ou osciloscópio, se desejado.
Os alunos podem instalar um kit de amortecimento opcional (TM164a) para testar como o amortecimento viscoso afeta as oscilações do sistema. Este simples disco de pistão e cilindro formam um amortecedor que se encaixa nas hastes guia sob a plataforma. Funciona com fluidos não tóxicos facilmente encontrados (não fornecidos) para diferentes níveis de amortecimento. Por exemplo: água e óleo vegetal produzirão um amortecimento leve, enquanto o óleo de mamona produzirá um amortecimento pesado. Os alunos podem experimentar seus próprios fluidos (desde que sejam seguros e não danifiquem o equipamento) e seus próprios discos de pistão para trabalhos de projeto. Ao usar o Damper Kit, o VDAS® pode ajustar seus dados exibidos para modelos de amortecimento viscoso subamortecidos e superamortecidos.
Nota: Você pode comprar qualquer número de kits de amortecedores para tornar a troca entre os vários fluidos mais conveniente.
RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
• Extensão e força da mola (constante da mola) e a lei de Hooke
• Frequência de oscilação, constante de mola e massa variável
• Diferença de fase entre deslocamento e suas derivadas
• Comparação da aceleração medida e derivada
• Amortecimento e coeficiente de oscilação (precisa do kit Damper opcional)