Przyrzad od badania ruchu wahadla matematycznego Przedmiotem ,vynalazku jest przyrzad do badania ruchu wahadla matematycznego, majacy zastosowanie do celów naukowych w laboratoriach fizycznych oraz do celów edukacyjnych. Z ksiazki autorstwa Szczepana Szczeniowskiego, zatytulowanej ,,Fizyka doswiadczalna, czesc I, mechanika", wydanej w Warszawie przez Panstwowe Wydawnictwo Naukowe w 1972 r. jest znane wahadlo matematyczne, skladajace sie z malej kulki i cienkiej, nierozciagliwej nici. Górny koniec tej 111c1 jest przywiazany do nieruchomego elementu, natomiast dolny koniec met jest polaczony z kulka. Dzialanie tego wahadla polega na tym, ze poczatkowo spoczywajaca kulka, która znajduje sie na dolnym koncu pionowo zwisajacej nici, zostaje wprawiona w ruch przez przesuniecie nici reka w bok i tym samym jej odchylenie od pionu. Nastepnie kulka zostaje puszczona swobodnie i wykonuje slabo tlumione drgania wokól poczatkowego polozenia równowagi. Istota rozwiazania wedlug wynalazku polega na tym, ze przyrzad do badania ruchu wahadla matematycznego zawiera szesc wahadel matematycznych, z których kazde sklada sie z metalowej kulki wykonanej z metalu o duzej gestosci, korzystnie z wolframu, przywiazanej do dolnego konca cienkiej i nierozciagliwej nici, przechodzacej przez otwór wykonany wzdluz srednicy tej kulki, natomiast na górnym koncu kazdej z tych nici jest zawiazana petla i te petle sa nalozone w równych odleglosciach od siebie na srodkowy odcinek poziomego preta, przy czym petle luzno obejmuja ten odcinek preta. Dlugosc nici i masa kulki kazdego z nastepnych wahadel sa wieksze o taka sarna wartosc odpowiednio od dlugosci nici PL 440270 A1 2/13albo od masy kulki poprzedniego wahadla, przy czym wartosci tych róznic sa równe korzystnie i odpowiednio dlugosci nici, albo masie kulki najkrótszego z wahadel, majacego tez najmniejsza mase. Srodkowy odcinek poziomego preta jest polaczony w polowie dlugosci z prostopadlym do niego srodkowym odcinkiem pionowego preta i oba prety maja odcinki boczne odgiete pod katem prostym wzgledem srodkowych odcinków tych pretów. Konce odcinków bocznych sa polaczone z pierscieniem, przyklejonym do otwa1tego konca stozkowej membrany glosnika elektrodynamicznego niskotonowego o duzej mocy, którego rdzen jest przyklejony do pionowego wspornika, przymocowanego z kolei do poziomej podstawy, przy czym wspornik i podstawa maja ksztalt prostokatnych plyt. Poziomy pret i pionowy pret oraz pierscien sa wykonane ze metalu o wysokim module sztywnosci i malej gestosci, korzystnie z duraluminium. Koncówki glosnika elektrodynamicznego sa przylaczone przy uzyciu przewodów w izolacji do generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego o plynnie regulowanej czestotliwosci i amplitudzie, korzystnie generatora typu Meissnera, przymocowanego do podstawy oraz przylaczonego do sieci elektrycznej przewodem zasilajacym i generator elektroniczny jest wyposazony w wylacznik, pokretlo regulacji czestotliwosci i pokretlo regulacji mocy wyjsciowej, przy czym impedancja wyjsciowa generatora elektronicznego jest równa impedancji glosnika elektrodynamicznego. Glównymi zaletami rozw1azama wedlug wynalazku sa nowa funkcjonalnosc, polegajaca na umozliwieniu badania róznych rodzajów drgan wahadla matematycznego w zaleznosci o jego energii kinetycznej i precyzyjna regulacja energii drgan wahadel prze zmiane czestotliwosci i mocy generatora. PL 440270 A1 3/13Dodatkowymi zaletami rozw1azama sa pokazanie zamiany rodzaju ruchu w pogladowy sposób oraz prosta konstrnkcja i niezawodnosc dzialania przyrzadu. Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. I przedstawia widok przyrzadu z przodu, fig. 2 pokazuje widok przyrzadu z boku, natomiast fig. 3 jest widokiem przyrzadu z góry. Przyrzad do badania ruchu wahadla matematycznego zawiera szesc wahadel matematycznych, z których kazde sklada sie z metalowej kulki 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5 albo 6, wykonanej z wolframu i przywiazanej do dolnego ko11ca cienkiej i nierozciagliwej nici odpowiednio 7, albo 8, albo 9, albo 1 O, albo 11, albo 12, przechodzacej przez otwór wykonany wzdluz srednicy tej kulki. Na górnym ko11cu kazdej z tych nici jest zawiazana petla i te petle sa nalozone w równych odleglosciach od siebie na srodkowy odcinek poziomego preta 13, przy czym petle luzno obejmuja ten odcinek preta. Dlugosc nici 8, 9, 10, 11, 12 i masa kulki 2, 3, 4, , 6 kazdego z nastepnych wahadel sa wieksze o taka sama wartosc odpowiednio od dlugosci nici albo od masy kulki poprzedniego wahadla, przy czym wartosci tych róznic sa równe korzystnie i odpowiednio dlugosci nici 7, albo masie kulki l najkrótszego z wahadel, majacego tez najmniejsza mase. Srodkowy odcinek poziomego preta 13 jest polaczony w polowie dlugosci z prostopadlym do niego srodkowym odcinkiem pionowego preta 14 i oba prety 13, 14 maja odcinki boczne odgiete pod katem prostym wzgledem odcinków srodkowych tych pretów, natomiast konce odcinków bocznych sa polaczone z pierscieniem 15, przyklej onym do otwartego konca stozkowej membrany 16 glosnika elektrodynamicznego niskotonowego o duzej mocy 17, którego rdzen 18 jest przyklejony do pionowego PL 440270 A1 4/13wspornika 19, przymocowanego z kolei do poziomej podstawy 20, przy czym wspornik 19 i podstawa 20 maja ksztalt prostokatnych plyt. Poziomy pret 13 i p10nowy pret 14 oraz pierscien 15 sa wykonane z duraluminium. Koncówki glosnika elektrodynamicznego 17 sa. przylaczone przy uzyciu przewodów w izolacji 21 i 22 do generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego 23, o plynnie regulowanej czestotliwosci i amplitudzie, korzystnie generatora typu Meissnera, przymocowanego do podstawy 20 oraz przylaczonego do sieci elektrycznej przewodem zasilajacym 24. Generator elektroniczny napiecia sinusoidalnie zmiennego 23 jest wyposazony w wylacznik 25, pokretlo regulacji czestotliwosci 26 i pokretlo regulacji mocy wyjsciowej 27, przy czym impedancja wyjsciowa generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego 23 jest równa impedancji glosnika elektrodynamicznego 17. Zasada dzialania przyrzadu do badania ruchu wahadla matematycznego polega na tym, ze poczatkowo kulki wahadel 1, 2, 3, 4, 5, 6 sa nieruchome, przyrzad jest przylaczony do sieci przewodem zasilajacym 24, wylacznik 25 znajduje sie w pozycji wylaczonej, a pokretla regulacji czestotliwosci 26 i amplitudy 27 sa ustawione na minimum. Wtedy wlacza sie generator elektroniczny 23 za pomoca. wylacznika 25. To powoduje wytwarzanie napiecia sinusoidalnie zmiennego przez generator elektroniczny 23 i wprawienie w ruch posuwisto-zwrotny membrany 16 glosnika elektrodynamicznego 17. Wraz z membrana 16 poruszaja sie pierscien 15 oraz pret poziomy 13 i pret pionowy 14, co wprawia w drgania kulki wahadel 1, 2, 3, 4, 5, 6, zawieszone na srodkowym odcinku poziomego preta 13. Zwiekszajac za pomoca pokretel 26 i 27 czestotliwosc i amplitude drgan dostarcza sie kulkom PL 440270 A1 /13wahadel 1, 2, 3, 4, 5, 6 coraz wieksza energie kinetyczna. W wyniku tego osiaga sie wszystkie charakterystyczne stany dran wahadla matematycznego i wahadla zachowuja sie w nastepujacy sposób. Wahadlo z kulka 6 pozostaje prawie nieruchome ze wzgledu na swoja duza bezwladnosc. Wahadlo z kulka 5 wykonuje drgania harmoniczne o malej amplitudzie wokól polozenia równowagi i okres tych drga1i. nie zalezy od ich amplitudy. Wahadlo z kulka 4 wykonuje drgania o wiekszej amplitudzie wokól polozenia równowagi, które sa anharmoniczne i okres tych jest tym wiekszy, im jest wieksza amplituda. Wahadlo z kulka 3 wykonuje drgania harmoniczne w pozycji odwróconej wokól polozenia równowagi nietrwalej, które znajduje sie u góry, a jego kat odchylenia polozenia poczatkowego jest bliski 180°. Wahadlo z kulka 2 wykonuje niejednostajny ruch obrotowy wokól srodkowego odcinka poziomego preta 13, przy czym predkosc tego ruchu maleje wraz ze wzrostem kata odchylenia tego wahadla od polozenia równowagi. Wahadlo z kulka 1 wykonuje prawie jednostajny ruch obrotowy wokól srodkowego odcinka poziomego preta 13. Wykonanie kulek wahadel 1, 2, 3, 4, 5, 6 z metalu o duzej gestosci pozwala uzyskac male srednice kulek i przez to wahadla sa bardziej zblizone do idealnego modelu wahadla matematycznego. Wykonanie preta poziomego 13 i preta pionowego 14 oraz pierscienia 15 z metalu o duzym module sztywnosci i malej gestosci pozwala zmniejszyc bezwladnosc tych elementów i latwiej wprawic w drgania kulki wahadel 1, 2, 3, 4, 5, 6. Stala wartosc róznicy dlugosci nici wahadel 7, 8, 9, 10, 11, 12 i stala wartosc róznicy mas kulek 1, 2, 3, 4, 5, 6 oraz równosc tych róznic korzystnie dlugosci nici 7 albo masie kulki 1, ulatwiaja uzyskanie wyraznych róznic ruchu wahadel. Zastosowanie generatora PL 440270 A1 6/13elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego 23, korzystnie typu Meissnera o plynnie regulowanej czestotliwosci mocy drgan oraz glosnika elektrodynamicznego niskotonowego o duzej mocy 17 pozwala na precyzyJna regulacje energ11 drgan wahadel. Równosc impedancji wyjsciowej generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego 23 glosnika elektrodynamicznego 17 pozwala na optymalne wykorzystanie mocy generatora napiecia sinusoidalnie zmiennego 23. Luzne petle na górnych ko11cach nici 7, 8, 9, , 11, 12 zapobiegaja nawijaniu sie nici na srodlwwy odcinek poziomego preta 13 podczas obrotu wahadel, ale umozliwiaja tez wprawianie wahadel w drgania przez ruch posuwisto-zwrotny tego odcinka preta. PL 440270 A1 7/13Zastrzezenia patentowe 1. Przyrzad do badania ruchu wahadla matematycznego, maJacy szesc wahadel matematycznych, znamienny tym, ze kazde z wahadel sklada sie z metalowej kulki (I), albo (2), albo (3), albo (4), albo (5) albo (6), wykonanej z metalu o duzej gestosci i przywiazanej do dolnego konca cienkiej i nierozciagliwej nici odpowiednio (7), albo (8), albo (9), albo (10), albo (11), albo (12), przechodzacej przez otwór wykonany wzdluz srednicy tej kulki, natomiast na górnym koncu kazdej z tych nici jest zawiazana petla i te petle sa nalozone w równych odleglosciach od siebie na srodkowy odcinek poziomego preta (13), przy czym petle luzno obejmuja ten odcinek preta, a ponadto dlugosc nici (8, 9, I O, 11, 12) i masa kulki (2, 3, 4, 5, 6) kazdego z nastepnych wahadel sa wieksze o taka sama wartosc odpowiednio od dlugosci nici, albo masy kulki poprzedniego wahadla, a poza tym srodkowy odcinek poziomego preta (13) jest polaczony w polowie dlugosci z prostopadlym do niego srodkowym odcinkiem pionowego preta (14) i oba prety (13, 14) maja odcinki boczne odgiete pod katem prostym wzgledem odcinków srodkowych tych pretów, natomiast konce odcinków bocznych sa polaczone z pierscieniem ( 15), przyklejonym do otwartego konca stozkowej membrany (16 ), glosnika elektrodynamicznego niskotonowego o duzej mocy (17), którego rdzen (18) jest przyklejony do pionowego wspornika (19), przymocowanego z kolei do poziomej podstawy (20), przy czym wspornik (19) i podstawa (20) maja ksztalt prostokatnych plyt, a oprócz tego poziomy pret (13) i pionowy pret (14) oraz pierscien (15) sa wykonane z metalu o duzym module sztywnosci i malej gestosci, a ponadto koncówki glosnika elektrodynamicznego PL 440270 A1 8/13(17) sa przylaczone przy uzyciu przewodów w izolacji (21 i 22) do generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego (23) o plynnie regulowanej czestotliwosci amplitudzie, przymocowanego do podstawy (20) oraz przylaczonego do s1ec1 elektrycznej przewodem zasilajacym (24) i generator elektroniczny napiecia sinusoidalnie zmiennego (23) jest wyposazony w wylacznik (25), pokretlo regulacji czestotliwosci (26) i pokretlo regulacji mocy wyjsciowej (27), przy czym impedancja wyjsciowa generatora elektronicznego napiecia sinusoidalnie zmiennego (23) jest równa impedancji glosnika elektrodynamicznego (17). 2. Przyrzad wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze kulki (I, 2, 3, 4, 5, 6) sa wykonane z wolframu. 3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stala wartosc róznicy mas kulek ( 1, 2, 3, 4, 5, 6) jest równa masie m wahadla (1) o najmniejszej masie. 3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stala wartosc róznicy dlugosci nici wahadel (7, 8, 9, 1 O, 11, 12) jest równa dlugosci 1 najkrótszego z wahadel (1 ). 4. Przyrzad wedlug zastrz. I, znamienny tym, ze poz10my pret ( 13) pionowy pret (14) oraz pierscieii. (15) sa wykonane z duraluminium. . Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze generator elektroniczny napiecia sinusoidalnie zmiennego (23) jest generatorem typu Meissnera. PL 440270 A1 9/13Fig.1 PL 440270 A1 /13Fig.2 18 23 27 PL 440270 A1 11/13Fig.3 PL 440270 A1 12/13al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI ZGLOSZENIA NR P.440270 Klasyfikacja zgloszenia:G09823/06 (2006.01); G09823/10 (2006.01) Poszukiwania prowadzone w klasach: G098, r Bazy komputerowe, w których prowadzono poszukiwania: e-vvyszukiwarka UPRP, Epoquenet [Epodoc) Espacenet, Google Kategoria Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie dokumentu do zastrz. A CN205264187U (OIAN HONGMING) 2016-05-25 1 - 5 A CN202549118 U (LEI SONG) 2012-11-21 1 - 5 A CN210836745U (L YU ZHUOFAN) 2020-06-23 1 - 5 A US2016063895A 1 B (MITCHELL JR ROBERT L) 2016-03-03 1 - 5 A PL224863 B (UNIWERSYTET LÓDZKI) 2017-02-28 1 - 5 ? Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A - dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stano\\'iacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszehstwo(-wa), lub przytoczony w celu ustalenia claty publikacji innego L')'tcnvanego doku1nentu lub z innego szczególnego pcnvoclu, O - dokument odnoszaty sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, r - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwsze11stwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszefotwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia rnsad lub teorii lezacych u podstaw \\ynal8zku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za no\\Y lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, y dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany ,rynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom ,\ynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Jadwiga Gasik Ekspert data 25.10.2022r. /-podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym-/ Pismo wydane w formie dokumentu elektroniczne_go Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o wersjezastrze en patentowych z 31.01.2022r. PL 440270 A1 13/13 PL