Устройство для демонстрации движения тела вокруг неподвижной точки

Полезная модель относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.

Известное устройство предназначено для демонстрации ускорения Кориолиса, предложенное - сферического движения твердого тела. Оно снабжено электродвигателем, у которого ротор имеет обмотку возбуждения и жестко связан с трубкой, верхний конец которой шарнирно связан со станиной, а статор шарнирно закреплен на валу ротора с возможностью вращения.

Полезная модель относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.

Известно устройство для демонстрации движения тела (Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. рис.191, с.164), состоящее из трубки, закрепленной с помощью сферического шарнира к станине, и тела (шарика) с возможностью движения его вдоль трубки.

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что оно демонстрирует движение тела (точки) только вдоль трубки, описывающей при своем вращении коническую поверхность, т.е. демонстрирует появление ускорения Кориолиса, и не имеет возможности демонстрировать вращательное движение тела вокруг геометрической оси трубки, т.е. геометрической оси, пересекающей неподвижную точку (сферическое движение тела вокруг неподвижной точки).

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в том, чтобы обеспечить демонстрацию движения тела дополнительно вокруг неподвижной точки, т.е. сферическое движение тела.

Технический результат достигается тем, что устройство для демонстрации движения тела вокруг неподвижной точки, состоящее из трубки, закрепленной одним концом с помощью сферического шарнира к станине, снабжено электродвигателем, смонтированным на другом конце трубки, при этом ротор с обмоткой возбуждения жестко закреплен к трубке, а статор шарнирно закреплен на валу ротора с возможностью вращения.

Такое исполнение устройства позволило геометрической оси стержня и тела описывать при движении поверхность конуса, а телу (статору) - вращаться еще вокруг общей геометрической оси.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 - вид траектории, описываемой телом.

Устройство для демонстрации движения тела вокруг неподвижной точки состоит из трубки (трубчатого стержня) 1, прикрепленной с помощью сферического шарнира 2 к станине 3. С нижним концом трубчатого стержня 1 жестко связан ротор 4 с обмоткой возбуждения, а статор 5 шарнирно закреплен на роторе с возможностью вращения вокруг ротора. Провода для подключения ротора к электрической цепи на схеме условно не показаны. Они проходят внутри трубки 1. К ротору 4 жестко закреплен источник лазерного излучения 6. Устройство снабжено горизонтальным экраном 7.

Устройство работает следующим образом.

Стержень 1 с ротором 4 и статором 5 отводят на некоторый угол от вертикали и толчком сообщают им вращательное движение вокруг этой вертикали. Одновременно приводят во вращательное движение тело (статор 5) относительно ротора 4 подачей электрического тока в обмотку возбуждения ротора. Следовательно, тело со стержнем начинает совершать сложное движение: одно движение вокруг вертикали, другое - вокруг общей геометрической оси. Включенный источник лазерного излучения 6 описывает траекторию сложного движения тела 1 (фиг.2) на экране 7.

Таким образом, разработанное устройство направлено на изучение сложного (сферического) движения тела вокруг неподвижной точки.

Устройство для демонстрации движения тела вокруг неподвижной точки, состоящее из трубки, закрепленной одним концом с помощью сферического шарнира к станине, отличающееся тем, что устройство снабжено электродвигателем, смонтированным на другом конце трубки, при этом ротор с обмоткой возбуждения жестко закреплен к трубке, а статор шарнирно закреплен на валу ротора с возможностью вращения.