[实用新型]弹簧振子装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验仪器，尤其涉及一种弹簧振子装置。

背景技术

在中学物理教学中，以弹簧振子作模型，描绘出弹簧振子的振动曲线，根据振动曲线来研究简谐振动的规律、演示弹簧振子运动现象和验证其周期公式等。

在中国专利号为ZL2007203026865、申请日为2007年12月24日、名称为“弹簧振子演示仪”的专利文献中公开了一种可描绘出弹簧振子振动曲线的实验仪器，该仪器包括支架、设置在支架上的弹簧振子与显示板，该弹簧振子为磁性振子，显示板为磁粉显示板。使用时，弹簧振子上下振动，显示板沿水平方向前行，通过振子对显示板上的磁粉的吸引作用使磁粉粘附在显示板上显示出弹簧振子的振动曲线。

该专利由于弹簧振子是以竖直方向进行振动的，受弹簧振子所受重力的影响，所描绘出的曲线只能粗象地反馈出弹簧振子的振动情况，同理论曲线之间的偏差会比较大，因此用该种弹簧振子进行实验时，不能推导出和验证相关的物理规律和公式，也即该种弹簧振子的实验性差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种振动情况同理论较接近的弹簧振子装置，解决了现有的弹簧振子不能真实反馈出弹簧振子的理论振动情况、导致实验性差的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种弹簧振子装置，包括振子块和使振子块产生振动的振子弹簧，还包括水平设置的导轨，所述导轨同所述振子块之间设有将振子块悬浮在导轨上的悬浮机构，所述振子弹簧同所述导轨相平行。使用时，振子弹簧驱动振子块沿轨道的轴向作水平方向的振动，重力同振子块所受的弹簧的弹力的方向垂直、因此振子块所受的重力不会影响振子块的振动，影响振子振动的力为振子块同导轨之间的摩擦力，故通过设计悬浮机构，使悬浮机构对振子块的浮力等于振子块的所受的重力，此时振子块作用于导轨的正压力（用N表示）为零，根据摩擦力公式F（摩擦力）=N×K（摩擦系数）可知摩擦力也为零，故弹簧振子所作的振动更接近于理论状态。

作为优选，所述振子块位于所述导轨的上方，所述悬浮机构包括设置在所述导轨内部的气腔、若干设置在所述振子块所在侧的所述导轨上的气孔和给气腔供气的气泵，所述气孔同所述气腔相连通。使用时气源中的气体输送到气腔，然后经气孔喷出，喷出的气流将振子块从导轨上浮起。

作为优选，本实用新型包括控制装置和安装导轨的机架，所述机架设有至少三只支撑脚，所述支撑脚中至少有两只为升降脚，所述升降脚包括穿设在所述机架上的支撑杆、驱动支撑杆伸缩的偏心轮和驱动偏心轮转动的伺服马达，所述伺服马达通过所述控制装置进行控制。使用时通过升降脚来将导轨调整到水平状态，使本实用新型放置在不水平的实验台上时也能够方便地使导轨保持水平，弹簧振子的振动状态同理论状态的一致性好。调整方法为上方：伺服马达驱动偏心轮转动，偏心轮使得支撑杆相对于机架伸缩，机架的该侧高度位置产生改变。

作为优选，所述支撑杆的中心线和所述偏心轮的转轴的中心线位于同一平面上。此种设计，能使支撑杆受到机架及其上的部件的重力的下压时，还能自动保持在对应的位置不变，故不需设计其它锁紧结构来保持支撑杆的位置不变，结构简单。当然不这样设计，而将伺服马达设计为具有自锁功能的马达，同样能达到该效果。

作为优选，本实用新型包括两个交叉设置的水平检测管，所述水平检测管包括透明的管体和内置于管体的可在管体内滚动的滚动体，所述管体与垂直于由所述振子块的质心同所述导轨所在的直线所确定的平面的平面相平行。根据滚动体在管体内的位置来判断导轨是否水平。能直观地准确地判断出导轨是否水平。

作为另一优选，本实用新型包括两根交叉设置的水平检测管，所述水平检测管包括管体、内置于管体的可在管体内滚动的滚动体和两个设置在管体的两端的同滚动体相配套的检测开关，所述管体与垂直于由所述振子块的质心同所述导轨所在的直线所确定的平面的平面相平行，所述检测开关同所述控制装置电连接。当振子块所受的重力方向不与垂直于由所述振子块的质心同所述导轨所在的直线所确定的平面的平面相垂直时，则振子块所受的浮力不能齐全抵消重力，振子块同轨道之间会有摩擦力，对振子块的振动的会造成影响，此时相应的管体内的滚动体会滚向其较低的一端并触碰到对应的检测开关，检测开关将该信息给控制装置，控制装置根据此信息通过对应的伺服马达调整对应支撑杆、使机架的对应侧的高度产生改变到合符要求也即水平为止。根据三点确定一个平面的原理，两根管体交叉设置即不不行时，当两根管体都水平时，则与两根管体都平行的平面一定为水平面。