Программный продукт «Виртуальная лаборатория механических колебаний и волн» разработан для имитационного выполнения лабораторных работ по физике (раздел «Механика»). Выполняя виртуальные лабораторные работы, студенты глубже изучат механические колебания и волны, экспериментально подтверждая полученные теоретические знания.
Комплект поставки включает веб-версию виртуальной лаборатории (платформа HTML-5), предназначенную для загрузки на сервер образовательной организации с целью проведения дистанционных занятий со студентами.
Используйте решение «Виртуальная лаборатория механических колебаний и волн» как для очного, так и дистанционного форматов обучения студентов и закрепления знаний раздела «Механика» общего курса физики.
Перечень виртуальных лабораторных работ:
1. Гармоническое колебание подвесного маятника. Выполнение лабораторной работы позволит практически измерять период колебаний подвесного маятника и определять влияние длины и массы маятника. Студенты научатся определять ускорение свободного падения.
2. Эллиптическое колебание подвесного маятника. Задачи работы – научиться определять зависимость колебаний подвесного маятника от разных значений фазового сдвига. Работа позволит визуализировать эллиптические колебания подвесного маятника в виде двух перпендикулярных составляющих для различных начальных условий.
3. Маятник с переменным ускорением свободного падения. В лабораторной работе учащиеся научатся измерять период колебаний маятника в зависимости от эффективной составляющей ускорения свободного падения, а также смогут экспериментально обнаружить влияние длины маятника на период колебаний.
4. Реверсивный маятник Катера. Цели лабораторной работы: ознакомление с принципом работы реверсивного маятника; определение периода колебаний и определение локального значения ускорения свободного падения.
5. Простые гармонические колебания. Цель практической работы: фиксация временной зависимости гармонических колебаний пружинного маятника с использованием ультразвукового датчика перемещения; вычисление периода колебаний при разных сочетаниях жесткости пружины и массы груза.
6. Крутильный маятник Поля. Студенты в лабораторной работе научатся измерять период колебаний маятника при различных значениях вихревого тока торможения, а также определять константы демпфирования крутильного маятника.
7. Вынужденные гармонические крутильные колебания. Студенты научатся находить зависимость амплитуды вынужденных колебаний крутильного маятника от частоты возбуждения для различных значений демпфирования.
8. Связанные колебания. Цели лабораторной работы: наблюдение связанных колебаний в фазе, противофазе и в общем случае; определение периодов колебаний для каждого случая; определение периода биения; сравнение экспериментальных и теоретических значений периодов.
9. Механические волны. В условиях виртуальной лабораторной работы студенты смогут визуализировать стоячую поперечную волну вдоль натянутой веревки, провести измерение внутренней частоты как функции количества узлов волны, определить длину волны и скорость распространения волны.
10. Скорость распространения звука в воздухе. Задачи эксперимента: определить время прохождения звукового импульса через воздух с учетом изменения температуры и расстояния между двумя микрофонными датчиками; установить линейную корреляцию между пройденным путем и затраченным временем; экспериментально подтвердить формулу Лапласа.
11. Стоячие звуковые волны. В ходе выполнения задания осуществляется визуализация стоячих звуковых волн в трубке Кундта. Одной из ключевых целей является выявление зависимости амплитуды акустической волны от установленной частоты. Обучающиеся научатся вычислять параметры частоты и длины волны для первого резонансного режима, а также рассчитывать скорость распространения колебаний на основе полученных резонансных частот.
12. Распространение звука в стержнях. Практическая работа предусматривает использование осциллографа для исследования того, как материал и габариты стержней воздействуют на звуковые импульсы. Студенты определяют скорость распространения продольных звуковых волн в различных средах, анализируя изменения во времени.
Преимущества виртуальной лаборатории механических колебаний и волн
- Наглядность сложных процессов. В виртуальной среде можно включить визуализацию векторов сил, траекторий, распределения амплитуд — и «увидеть» физику напрямую.
- Возможность менять критические параметры. Студенты смогут варьировать различные параметры и сразу видеть, как меняется отклик системы.
- Безопасная отработка резонанса и переходных режимов. В симуляции можно безопасно доводить систему до резонанса и наблюдать рост амплитуды.
- Формирование навыков обработки данных. Лабораторные работы помогут формировать умение интерпретировать данные, понимать разброс и неопределенность.
- Повторяемость и контроль. Студент может запускать один и тот же эксперимент много раз с разными параметрами, чтобы убедиться в воспроизводимости результатов и научиться отличать систематические ошибки от случайных.
- Гибкость формата. Лабораторию можно использовать как в аудитории (фронтальные работы), так и в дистанционном формате: студенты выполняют работы дома, а преподаватель проверяет отчёты.
Варианты лицензирования
Корпоративная лицензия – поставляется только для учебных организаций с установкой на неограниченное количество рабочих мест.
Приобретайте виртуальную лабораторию механических колебаний и волн для обучения студентов высших и средне-специальных учебных заведений и обучайте будущих технических специалистов проверять теорию экспериментами, видеть разницу между типами колебаний, связывать теорию и практику, формируя инженерное мышление.
