Устройство для демонстрации равновесия двухопорной балки
Полезная модель относится к области образования, к средствам обучения в качестве технического средства обучения в ВУЗах, колледжах и других учебных заведениях, где изучается техническая механика.
Технический результат - расширение демонстрационных возможностей и возможность применения интерактивных технологий обучения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для демонстрации равновесия двухопорной балки, содержащем балку опирающуюся на станину посредством подвижного шарнира, состоящего из двух подшипников качения с одной стороны, а с другой закрепленной в «неподвижном» шарнире, выполненном в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположены два подшипника качения, закрепленных в шарнирах стрелок, показывающих направление реакций в опорах, зацепов, к которым прикрепляется стрелка, характеризующая направление активной силы, корпус шарнира выполнен в виде полого цилиндра с прорезью, а в местах крепления стрелок, показывающих направление реакции и активной силы установлены шкалы для измерения углов.
Полезная модель относится к области образования, к средствам обучения в качестве технического средства обучения в ВУЗах, колледжах и других учебных заведениях, где изучается техническая механика.
Известно устройство для демонстрации равновесия двухопорной балки (Свидетельство на полезную модель RU 86030 МПК G09B 19/00. Устройство для демонстрации равновесия двух опорной балки. Несмиянов И.А., Хавронина В.Н., Хавронин В.П. Опубл. 20.08.2009.), содержащая жесткую балку, опирающуюся на станину посредством подвижного шарнира с одной стороны, а с другой стороны закрепленную в шарнире, выполненном в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположено два подшипника качения. На обоих шарнирах закреплены стрелки, показывающие направление реакций в опорах, на балке имеются зацепы, к которым прикрепляется стрелка, характеризующая направление активной силы.
Причинам, препятствующим достижению указанного технического результата является то, что устройство неработоспособно при направлении активной силы вверх и вправо, а также отсутствует возможность замера углов наклона реакции и силы к балке.
Задача, на решение которой направлена полезная модель -повышение наглядности и расширение демонстрационных возможностей.
Технический результат - расширение демонстрационных возможностей и возможность применения интерактивных технологий обучения.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для демонстрации равновесия двухопорной балки, содержащем балку опирающуюся на станину посредством подвижного шарнира, состоящего из двух подшипников качения с одной стороны, а с другой закрепленной в «неподвижном» шарнире, выполненном в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположены два подшипника качения, закрепленных в шарнирах стрелок, показывающих направление реакций в опорах, зацепов, к которым прикрепляется стрелка, характеризующая направление активной силы, корпус шарнира выполнен в виде полого цилиндра с прорезью, а в местах крепления стрелок, показывающих направление реакции и активной силы установлены шкалы для измерения углов.
На фиг.1 изображено устройство для демонстрации равновесия двухопорной балки, на фиг.2 - виды и разрезы.
Устройство состоит из станины 1 (фиг.1), в которой выполнена прорезь 2 и канавка 3. На станину опирается жесткая балка 4 с одной стороны посредством подвижного шарнира 5, состоящего из двух пар подшипников качения 6, 7. Причем, к шарниру 5 прикреплена двухсторонняя стрелка 8, показывающая возможное направление реакции в этом шарнире. С другой стороны балка 4 закреплена на станине в неподвижный шарнир 9 (теоретически). На самом деле для получения эффекта изменения направления полной реакции в неподвижном цилиндрическом шарнире его конструкция видоизменена и состоит из корпуса в виде полого цилиндра 10, в которой шарнир 9 имеет возможность совершать движение по дуге посредством пар подшипников 11 и 12. К шарниру 9 прикреплена стрелка 13, которая показывает направление реакции в этом шарнире. На балке 4 имеются зацепы 14, 15, 16, к которым прикрепляется стрелка 17, характеризующая направление активной силы, приложенной к балке. В корпусе 10 цилиндрического шарнира выполнена прорезь 18 (фиг.2), в которой свободно проходит балка 4, к станине 1 прикреплена планка 19, удерживающая пары подшипников 6 и 7 от смещения подвижного шарнира 5 вверх. На балке 4 в месте крепления шарнира 9 и месте зацепа активной силы 17 установлены шкалы для измерения углов 20 и 21 соответственно.
Устройство работает следующим образом. Для демонстрации теоремы достаточно повесить стрелку 17 к любому из зацепов 14, 15 или 16 и потянуть ее в любом направлении под небольшим углом, который можно фиксировать по шкале 21. Стрелка 8 всегда будет вертикальна, направление же реакции, вверх или вниз, будет зависит от того, куда направлена активная сила 17 - вниз или вверх соответственно, стрелка 13 направиться в точку пересечения линий, по которым направлены стрелки 8 и 17. Угол наклона стрелки 13 к балке фиксируется по шкале измерения углов 20. На основании данных углов со шкал 20 и 21, направления стрелок 17 и 13, а также при заданной величине силы 17 учащиеся строят силовой треугольник, из которого однозначно определяется направление реакции в шарнире 5 - вверх или вниз. Для большей точности демонстрации и наглядности стрелки 8, 13, 17 должны быть как можно длиннее. Для повышения точности измерений ось шарнира 9 должна проходить через геометрический центр цилиндрического корпуса 10, а при демонстрации шарниры 5 и 9 должны быть тщательно смазаны.
Применение такого демонстрационного устройства в качестве наглядного пособия на занятиях по теоретической механике при интерактивных способах обучения будет способствовать лучшему усвоению материала студентами.
Устройство для демонстрации равновесия двухопорной балки, содержащее балку, опирающуюся на станину посредством подвижного шарнира, состоящего из двух подшипников качения с одной стороны, а с другой закрепленной в «неподвижном» шарнире, выполненном в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположены два подшипника качения, закрепленных в шарнирах стрелок, показывающих направление реакций в опорах, зацепов, к которым прикрепляется стрелка, характеризующая направление активной силы, отличающееся тем, что корпус шарнира выполнен в виде полого цилиндра с прорезью, а в местах крепления стрелок, показывающих направление реакции и активной силы, установлены шкалы для измерения углов.
