Установка для демонстрации подъема груза гравитационными силами

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к области технических средств обучения и может быть использована в качестве наглядного пособия для демонстрации обучаемым технической возможности преобразования практически неисчерпаемой гравитационной энергии Земли в механическую энергию поднятого рабочего тела. Содержит съемный Г-образный рычаг 6, грузы 9 и 10, установленные на его концах, удерживающую нить 3, механизм 4 укорачивания нити 3 по мере подъема точек опоры 5 рычага 6, при этом рычаг 6 выполнен с фиксатором прямого угла изгиба 8 на одном конце и с шарнирным 7 изгибом 8 на другом конце, длина изгиба 8 рычага 6 не превышает расстояния смещения точки опоры рычага 6 относительно его центра в направлении от изгиба 8, что обеспечивает повышение достоверности демонстрации подъема грузов 9 и 10 за счет циклического повышения вверх на ступень точки опоры 5.

Полезная модель относится к области технических средств обучения и может быть использована в качестве наглядного пособия для демонстрации обучаемым технической возможности преобразования практически неисчерпаемой гравитационной энергии Земли в механическую энергию поднятого рабочего тела с одновременным побуждением у обучаемых мотивации к разработке способов механизации, автоматизации, компьютеризации и роботизации технологического процесса наблюдаемого подъема груза гравитационными силами.

Из уровня техники известно устройство для дидактического развития обучаемых, содержащее круги разного диаметра с отверстиями в центре и с удерживающим стержнем, указательные стрелки и карточки с учебной информацией (патент RU 51773 на полезную модель, МПК G09B 1/10, 2005 г.), которое позволяет расширить арсенал обучающих средств для самостоятельной работы обучаемых над учебной информацией и развить умение логического мышления.

Недостаток известного устройства состоит в его ограниченных дидактических возможностях обучать тому, что заранее известно и отображено на карточках с учебной информацией, техническая фантазия у обучаемых, направленная на обеспечение человечества неиссякаемой энергией слабо побуждается.

Наиболее близким известным техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка для демонстрации подъема груза с помощью гравитационной силы, содержащая упор, рычаг с точкой опоры и грузами, установленными на его концах (Теория механизмов и машин. Учеб. для вузов / К.В. Фролов, С.А. Попов и др., Под ред. К.В. Фролова. - 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2003. - 496 с, С. 192, рис. 7.3). За счет гравитационной силы поднимается относительно точки опоры один груз большой массы другим грузом с меньшей массой при соответствующем выборе соотношения длин плеч рычага.

Недостаток прототипа заключается в том, что высота подъема груза, поднятого гравитационной силой, мала и не превышает длины плеча рычага, что снижает достоверность демонстрации функциональной возможности рычажной установки использовать неиссякаемую гравитационную энергию Земли для подъема груза с последующим преобразованием полученной потенциальной энергии поднятого груза в другие виды энергий.

Задачей полезной модели является повышение достоверности демонстрации технической возможности преобразования гравитационной энергии Земли в механическую энергию поднятого рабочего тела (двух грузов одинаковой массы) путем поочередного рычажного поворота грузов относительно точки опоры с помощью съемного Г-образного рычага с возможностью изменения конфигурации его концов и подъема точки опоры съемного Г-образного рычага по завершению каждого цикла поворота грузов.

Технический результат полезной модели состоит в расширении функциональных возможностей рычажной установки по подъему груза гравитационными силами.

Сущность полезной модели заключается в том, что, кроме известных и общих существенных отличительных признаков, а именно: упора, рычага с точкой опоры и грузами, установленными на его концах, предлагаемая установка для демонстрации подъема груза гравитационными силами содержит удерживающие нити каждого груза, связанные между собой, и вертикальную последовательность зафиксированных точек опоры, при этом рычаг выполнен съемным Г-образной формы с фиксатором прямого угла изгиба на одном конце и с шарнирным изгибом на другом конце, длина изгиба съемного Г-образного рычага не превышает расстояния смещения точки опоры съемного Г-образного рычага относительно его центра в направлении от изгиба, с возможностью циклической фиксации прямого угла изгиба съемного Г-образного рычага при нахождении его в горизонтальном положении во время поворота относительно точки опоры, фиксации грузов с помощью удерживающих их нитей при нахождении съемного Г-образного рычага в положении равновесия относительно точки опоры, и с возможностью взаимной замены концов съемного Г-образного рычага один на другой в зафиксированном положении грузов с подъемом на одну ступень выше вертикальной последовательности зафиксированных точек опоры.

Новым в полезной модели является то, что предлагаемая установка для демонстрации подъема груза гравитационными силами содержит удерживающие нити каждого груза, связанные между собой, и вертикальную последовательность зафиксированных точек опоры, при этом рычаг выполнен съемным Г-образной формы с фиксатором прямого угла изгиба на одном конце и с шарнирным изгибом на другом конце, длина изгиба съемного Г-образного рычага не превышает расстояния смещения точки опоры съемного Г-образного рычага относительно его центра в направлении от изгиба, с возможностью циклической фиксации прямого угла изгиба съемного Г-образного рычага при нахождении его в горизонтальном положении во время поворота относительно точки опоры, фиксации грузов с помощью удерживающих их нитей при нахождении съемного Г-образного рычага в положении равновесия относительно точки опоры, и с возможностью взаимной замены концов съемного Г-образного рычага один на другой в зафиксированном положении грузов с подъемом выше на одну ступень вертикальной последовательности зафиксированных точек опоры, что обеспечивает повышение достоверности демонстрации технической возможности преобразования гравитационной энергии Земли в механическую энергию поднятого рабочего тела.

Внешний вид предлагаемой установки для демонстрации подъема груза гравитационными силами представлен на фиг. 1, последовательность действий над съемным Г-образным рычагом проиллюстрирована на фиг. 2. На фиг. 1 обозначено:

1 и 2 - блоки для удерживания рабочих тел (грузов с одинаковой массой) с помощью удерживающей нити;

3 - удерживающая нить, используемая для удерживания рабочих тел и отклонения их в вертикальное положение;

4 - механизм уменьшения длины удерживающей нити по мере подъема точки опоры схемного Г-образного рычага;

5 - вертикальная последовательность зафиксированных точек опоры для съемного Г-образного рычага;

6 - съемный Г-образный рычаг с отверстиями для установки с помощью их точки опоры и для размещения на его одном конце одного груза непосредственно и на другом конце другого груза с помощью шарнира и изгиба соответственно;

7 - шарнир для подсоединения изгиба съемного Г- образного рычага;

8 - изгиб съемного Г-образного рычага;

9 и 10 - рабочие грузы, закрепленные на концах съемного Г-образного рычага, и связанные с удерживающей их нитью;

11 - демонстрационная панель с установленной на ней вертикальной последовательностью зафиксированных точек опоры съемного Г-образного рычага и блоков с удерживающей нитью.

В исходном положении (статика) блоки 1 и 2 для удерживания рабочих тел (грузов с одинаковой массой) с помощью удерживающей нити 3 и механизма 4 уменьшения ее длины установлены совместно с вертикальной последовательностью зафиксированных точек опоры 5 на демонстрационной панели. Съемный Г-образный рычаг 6 с отверстиями для установки с помощью их точки опоры 5 и для размещения на его одном конце одного груза непосредственно и на другом конце другого груза с помощью шарнира 7 и изгиба 8 съемного Г-образного рычага 6. Рабочие грузы 9 и 10 подвижно закреплены на концах съемного Г-образного рычага 6 и связаны между собой удерживающей их нитью 3 и механизмом 4 укорочения длины нити 3 соответственно. На демонстрационной панели 11 размещены блоки 1 и 2 с удерживающей нитью 3 и механизма 4 укорочения нити 3 и вертикальная последовательность зафиксированных точек опоры 5 съемного Г-образного рычага 6.

Работа демонстрационной установки происходит следующим образом.

При изменении соотношения длин AO и OB (фиг. 2, а) плеч рычага 6 относительно точки O опоры 5 и происходит поворот грузов 9 (m1) и 10 (m2) против хода вращения часовой стрелки под действием сил гравитации, что проиллюстрировано на фиг. 2, б, где имеют место следующие соотношения:

m1 =m2, 1=2 и 1=2 при .

На фиг. 2, б показано расположение съемного Г-образного рычага 6 с грузами 9 и 10 в положении его устойчивого равновесия. В этом положении выбирают и фиксируют следующую точку O1 опоры съемного Г-образного рычага 6, которая располагается выше первоначальной точки О опоры на удалении вверх h1 ,, не превышающем длины диагонали CO прямоугольного треугольника AOC, и смещенная влево на расстояние, не превышающее длины плеча OB съемного Г-образного рычага, что показано на фиг. 2, в.

Далее (фиг. 2, г) устанавливают на зафиксированную точку O1 опоры съемный Г-образный рычаг 6, длина которого равна DE, изгиб 8 этого съемного Г-образного рычага длиной EK соединен с помощью шарнира 7 с грузом 9. Длины плеч DO1 и O1E съемного Г-образного рычага 6 равны между собой и проекции этих плеч DO1 и O1E на горизонтальную осевую линию тоже равны между собой (3=4). Зафиксированная точка O1 опоры съемного Г-образного рычага 6 расположена выше первоначальной точки O опоры на расстояние h1, что достоверно демонстрирует возможность подъема грузов 9 и 10 гравитационными силами. При снятии упора в точке K (фиг. 2, г) съемный Г-образный рычаг 6 повернется относительно точки O1 опоры по ходу вращения часовой стрелки до горизонтального положения, что изображено на фиг. 2, д). Используя кинетическую энергию вращающихся грузов 9 и 10 уменьшают длину изгиба 7 съемного Г-образного рычага с помощью упора в точке К (см. фиг.2, д). При этом уменьшают длину Г- образного рычага 6 с достигнутой длины DE (фиг. 2, д) до первоначального значения (DЕ), изображенного на фиг. 2, е, которое равно исходному значению AB, показанному на фиг. 2, а. Уменьшение длины рычага 6 с достигнутого значения DE до исходной величины АВ достигается тем, что расстояние AB между центрами вращения блоков 1 и 2 удерживающей нити 3 меньше DE и грузы 9 и 10 отклонятся к вертикальной осевой линии под действием силы гравитации (фиг. 2, е). Кроме того, при достижении горизонтального положения рычага 6 шарнир

7 фиксирует прямой угол излома 8 съемного Г-образного рычага, который необходим для обеспечения следующего положения устойчивого равновесия грузов 9 и 10 относительно точки опоры 5.

На фиг. 2, е продемонстрировано горизонтальное достигнутое положение съемного Г-образного рычага 6, которое аналогично зеркальному отображению исходного положения этого съемного Г-образного рычага 6, что подтверждает достоверность возможности подъема грузов 9 и 10 гравитационными силами.

Таким образом, повторяя действия над съемным Г-образным рычагом 6 с его изгибом 8, шарниром 7 и удерживающей нитью 3, осуществляется подъем точки O, O1, O2, опоры этого рычага 6 согласно вертикальной последовательности зафиксированных на демонстрационной панели 11 точек опоры 5, что обеспечивает достоверную демонстрацию подъема рабочего тела в виде грузов 9 и 10 с помощью гравитационных сил. По мере подъема точек O, O1, O2, опоры съемного Г-образного рычага 6 уменьшается длина удерживающей нити 3 с помощью механизма 4.

Осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные в аналоге и прототипе узлы и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлен действующий образец установки для демонстрации подъема груза гравитационными силами.

Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 30% достоверность демонстрации технической возможности преобразования гравитационной энергии Земли в механическую энергию поднятого рабочего тела (двух грузов одинаковой массы) путем поочередного рычажного поворота грузов 9 и 10 относительно точки опоры 5 с помощью съемного Г-образного рычага 6 и удерживающих эти грузы 9 и 10 нити 3.

Установка для демонстрации подъема груза гравитационными силами, содержащая упор, рычаг с точкой опоры и грузами, установленными на его концах, отличающаяся тем, что содержит удерживающие нити каждого груза, связанные между собой, и вертикальную последовательность зафиксированных точек опоры, при этом рычаг выполнен съемным Г-образной формы с фиксатором прямого угла изгиба на одном конце и с шарнирным изгибом на другом конце, длина изгиба съемного Г-образного рычага не превышает расстояния смещения точки опоры съемного Г-образного рычага относительно его центра в направлении от изгиба, с возможностью циклической фиксации прямого угла изгиба съемного Г-образного рычага при нахождении его в горизонтальном положении во время поворота относительно точки опоры, фиксации грузов с помощью удерживающих их нитей при нахождении съемного Г-образного рычага в положении равновесия относительно точки опоры, и с возможностью взаимной замены концов съемного Г-образного рычага один на другой в зафиксированном положении грузов с подъемом выше на одну ступень вертикальной последовательности зафиксированных точек опоры.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх