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TM166 VIBRATIONS GRATUITES D'UN CANTILEVER Équipement éducatif Équipement de formation mécanique

VIBRATIONS LIBRES D'UN CANTILEVER
Ce produit fait partie d'une gamme qui explore les vibrations libres dans des systèmes simples à « un degré de liberté ».
Il initie les étudiants à des termes scientifiques clés tels que:
• Mouvement harmonique simple (SHM) et fréquence d'oscillation
• Rigidité du faisceau
• La méthode de Rayleigh
• Méthode de Dunkerley
• Deuxième moment d'aire
• Différence de phase entre le déplacement et ses dérivés
Ce produit s'adapte au cadre de test robuste (TM160) pour étude ou démonstration.
Une poutre avec la masse à l'extrémité fonctionne de la même manière qu'un système de ressort de masse - la rigidité de la poutre remplace simplement la rigidité du ressort. Cependant, dans un système de ressort de masse, nous supposons normalement un ressort "léger" par rapport à la masse. Le porte-à-faux vibrant examine ce qui se passe si l'élément ressort (la poutre dans ce cas) n'est pas léger. De plus, il examine une poutre (sans masse de pointe) comme un système autonome complet, formant la masse et le ressort.

Le porte-à-faux vibrant constitue un exemple simple et très visuel des oscillations qui peuvent se produire dans des structures réelles telles que des ailes d'avion.
Un panneau arrière se fixe au cadre de test. Le panneau contient une pince robuste et deux glissières. La pince maintient la poutre. Les élèves utilisent la pince pour ajuster la longueur d'oscillation du porte-à-faux. Les patins supportent un capteur sans contact qui mesure les oscillations à l'extrémité du porte-à-faux. Le capteur n'a aucun contact physique avec le faisceau, pour un amortissement négligeable.
Le panneau arrière a une échelle imprimée. Les élèves l'utilisent pour régler la longueur du faisceau avec précision.
Le produit comprend deux poutres ; une poutre pleine et une poutre avec masse de pointe. Les élèves peuvent ajouter une "masse de pointe" supplémentaire au deuxième faisceau pour tester son effet sur les oscillations. Les élèves tirent l'extrémité du porte-à-faux vers le bas et relâchent, ce qui lui permet de vibrer. Ils trouvent ensuite la fréquence d'oscillation et la comparent à celle prédite par la théorie. Les élèves testent le faisceau avec une masse de pointe variable, en modifiant le rapport de la masse de la pointe à la masse du faisceau. Ils découvrent que pour la plupart des rapports, l'hypothèse selon laquelle le faisceau est "léger" peut ne pas donner de prédictions précises de la fréquence d'oscillation. Ils apprennent ensuite comment la méthode de Rayleigh améliore la prédiction globale. Ils utilisent également la méthode de Dunkerley pour prédire la fréquence naturelle du faisceau uniquement, en comparant cette valeur avec celle trouvée par d'autres méthodes.
Le panneau arrière se fixe dans les directions horizontale et verticale pour permettre aux étudiants de tester les faisceaux dans les deux positions.
Étalonnez le capteur de déplacement pour qu'il fonctionne avec VDAS® (mkII) pour l'affichage en temps réel et l'acquisition de données des formes d'onde d'oscillation du système. Les étudiants utilisent le logiciel pour voir la forme d'onde de déplacement et mesurer la fréquence. Le logiciel calcule et affiche les deux premières dérivées du déplacement - la vitesse et l'accélération.
A spécifiquement conçu le TM166 pour fonctionner avec VDAS® (mkII). Cependant, la sortie du capteur peut être connectée à votre propre système d'acquisition de données ou oscilloscope si vous le souhaitez.
RÉSULTATS D'APPRENTISSAGE
• Prédiction de la fréquence d'oscillation à l'aide de la méthode de Rayleigh et de la méthode simplifiée en supposant que le faisceau est "léger"
• Différence de phase entre le déplacement et ses dérivés
• Longueur horizontale du porte-à-faux et fréquence d'oscillation
• Utilisation de la méthode de Dunkerley pour prédire la fréquence du "faisceau uniquement"
• Comparaison des porte-à-faux verticaux et horizontaux