Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике

Авторы патента:

G09B23/08 - в статистике или динамике

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию и может быть применена в учебных лабораториях по теоретической механике технических вузов, техникумов и технических училищ.

Известный стержень состоит из участков неизменяемых размеров. Это мешает организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей от размеров участков стержня.

У предложенного устройства все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном участке вправо, на нижнем горизонтальном участке влево, а на вертикальных участках - вниз. Это позволило организовать учебно-исследовательскую работу студентам по выявлению зависимостей величин реакций связей от размеров участков исследуемого стержня. Илл. 1.

Известен стержень с приложенными к нему внешними силами и моментами и соответствующими размерами l₁ (Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для технических вузов. - 7-е изд., исправленное. - М.: Интеграл-Пресс, 2001, стр. 12, рис. 4, вар. 29а), состоящий из вертикального участка, верхний конец которого жестко заделан в горизонтальную станину, середина вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное влево, нижний конец вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное вправо.

Основной недостаток известного стержня заключается в том, что он имеет постоянные размеры (застывшую форму), т.е. постоянные линейные параметры участков, что не позволяет студентам (обучающимся) проводить учебные исследования как теоретические, так и экспериментальные по выявлению зависимости величин реакций связей от линейных размеров его участков.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы у стержня можно было изменять размеры его участков и обеспечить обучающимся проведение учебных исследований по выявлению зависимости величин реакций связей от линейных размеров его участков.

Технический результат достигается тем, что, устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, состоящее из вертикального стержня, верхний конец которого жестко заделан в горизонтальную станину, середина его вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное влево, нижний конец вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное вправо, согласно нашему предложению, все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном участке вправо, на нижнем горизонтальном участке влево, а на вертикальных участках - вниз.

Такое исполнение устройства позволило изменять размеры участков стержня и проводить учебные исследования обучающимся по выявлению зависимости величин реакций связей (опор) от размеров участков стержней.

На фиг. представлена схема предложенного устройства.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике состоит из вертикального стержня АВК, верхний конец А которого жестко заделан в горизонтальную станину. Середина В его вертикального участка имеет горизонтальное ответвление ВС, направленное влево. Нижний конец К вертикального участка ВК имеет горизонтальное ответвление КЕ, направленное вправо. Все участки стержня выполнены телескопическими. Наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном участке ВС вправо, на нижнем горизонтальном участке КЕ влево, а на вертикальных участках АВ и ВК - вниз. Например, верхний участок АВ имеет наружный стержень 1 и клемму 2, направленную вниз.

Устройство работает следующим образом.

У прототипа участки стержня АВ, ВС, ВК и КЕ неизменяемых размеров. У предложенного устройства АВСКЕ его участки выполнены телескопическими с клеммами на концах. Это позволяет изменять длины участков стержней и закреплять их размеры с помощью клемм. Можно изменять длину любого участка стержня или всех сразу и определять реакции его опор. Изменяя длины участков стержней ступенчато и определяя каждый раз реакции опор, можно получать зависимости реакций опор от размеров стержней. К конструкции приложена плоская произвольная система сил. При решении задачи используют, например, первую форму условий равновесия такой системы сил. Она заключается в следующем: для равновесия плоской произвольной системы сил необходимо и достаточно, чтобы алгебраическая сумма проекций действующих сил на каждую из координатных осей и алгебраическая сумма моментов относительно любого центра, лежащего в той же плоскости, должны быть равны нулю

Общая методика решения подобных задач приведена в пособии, представленном выше (стр. 8-14). Конструкция позволяет при наличии соответствующих датчиков определять реакции опор и экспериментально и сравнивать результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Решение задач с изменяемыми размерами участков стержней внедрено в учебный процесс студентов первого курса Казанского государственного энергетического университета. Студенты уже с первого курса начинают выполнять учебно-исследовательскую работу. Это, несомненно, повышает качество обучения студентов.

Таким образом, задача, поставленная перед полезной моделью, полностью выполнена.

Устройство для лабораторных исследований по теоретической механике, состоящее из вертикального стержня, верхний конец которого жестко заделан в горизонтальную станину, середина его вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное влево, нижний конец вертикального участка имеет горизонтальное ответвление, направленное вправо, отличающееся тем, что все участки стержня выполнены телескопическими, наружные стержни каждого телескопического соединения выполнены с клеммами на концах, направленными на среднем горизонтальном участке вправо, на нижнем горизонтальном участке влево, а на вертикальных участках вниз.