Учебный прибор по механике

 

Изобретение относится к учебным приборам. Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия тел в зависимости от угла трения. Прибор содержит размещенный на основании перемещаемый объект, механизм 2 перемещения объекта, противовес 3 и средство регистрации параметров движения. Объект имеет размещенный между панелями кривошипно-ползунный механизм, включающий направляющую 8 и ползун 9, при этом кривошип 6 связан с механизмом 2 перемещения и противовесом 3, а направляющая 8 связана шарнирами 10, 11 с панелями. Средство регистрации имеет двусторонний стрелочный указатель 12 сил инерции, соединенный своей серединой с шарниром 10 и жестко связанный с направляющей 8, стрелочный указатель 13 силы тяжести объекта, стрелочные указатели 14, 15 угла трения и рычаги, образующие с этими указателями два смежных шарнирных параллелограмма, а на передней панели нанесено изображение конуса трения с вершиной в шарнире 10. Устанавливают направляющую 8 под различными углами к основанию. Если указатель 14 расположен внутри конуса трения, то объект находится в состоянии покоя, если указатель 14 расположен за пределами конуса трения, то объект перемещается по основанию вправо несмотря на то, что указатель 15 находится внутри конуса трения, а если оба стрелочных указателя 14, 15 выходят за пределы конуса трения, то объект колеблется около положения равновесия. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4343614/31-12 (22) 14.12„87 (46) 15.01.90. Бюл. М 2 (71) Кубанский сельскохозяйственный институт (72) С.M.Cèäoðåíêî и Ф.М.Канарев

{53) 371.66/67(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 154448, кл. С 09 В 23/08, 1962. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Изобретение относится к учебным приборам. Цель изобретения — расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия тел в зависимости от угла трения. Прибор содержит размещенный на основании перемещаемый объект, механизм 2 перемещения объекта, противовес 3 и средство регистрации параметров движения.

Объект имеет размещенный между пане„„80„„15364 9 А1

2 лями кривошипно-ползунныймеханизм, включающий направляющую 8 и ползун 9, при этом кривошип 6 связан с механизмом 2 перемещения объекта и противовесом 3, а направляющая 8 свяэанашарнирами )0 и 11 с панелями. Средство регистрации имеет двусторонний стрелочный указатель 12 сил инерции, соединенный своей серединой с шарниром

10 и жестко связанный с направляющей

8, стрелочный указатель 13 силы тяжести объекта, стрелочные указатели

l4 и 15 угла трения и рычаги, образующие с этими указателями два смежных шарнирных параллелограмма, а на передней панели нанесено иэображение конуса трения с вершиной в шарнире )О. Устанавливают направляющую

8 под различными углами к основанию.

Если указатель 14 расположен внутри

1536429 конуса трения, то объект находится в состоянии покоя, если указатель 14 расположен за пределами конуса трения, то объект перемещается по осно 5 ванию вправо несмотря на то, что стре»

Изобретение относится к демонстраЦионным приборам и может быть использовано, например, при изучении в курсе теоретической механики условий рав-15

Йовесия тел с учетом сил трения.

Цель изобретения — расширение диа1 азона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия перемещаемого объекта в зависимости от угла 20 трения.

На фиг.l изображен, общий вид; на фиг.2 — схема средства регистрации параметров движения при нахождении

Прибора в равновесии, на фиг.3 — то 25 же, при перемещении прибора.

Учебный прибор по механике содержит основание 1, размещенный на осовании перемещаемый объект, взаимоействующие с ним механизм 2 перемеения объекта и противовес 3 и средтво регистрации параметров движения бъекта.

Перемещаемый объект имеет параллельные переднюю 4 и заднюю 5 панели, размещенный между панелями кривошипно-полэунный механизм, состоящий из кривошипа 6, шатуна 7, направляющей 8 и ползуна 9, при этом кривошип 6 связан с механизмом 2 пере- 40 мещения объекта и противовесом 3, а, установленная под заданным углом к основанию направляющая 8 связана шарнирами 10 и 11 соответственно спанелями 4 и 5. 1»

Средство регистрации имеет установленный параллельно направляющей

8 двусторонний стрелочный указатель

12 сил инерции, соединенный своей серединой с шарниром 10 передней панели 4 и жестко связанный с направляющей 8, стрелочный указатель 13 силы тяжести объекта, стрелочные указатели 14 и 15 угла трения и рычаги

16 — 18, образующие с этими указателями два смежных шарнирных параллограмма, расположенных на передней панели 4, при этом стрелочные указатели 14 и 15 угла трения выполнены лочный указатель 15 находится внутри конуса трения, а если оба стрелочных указателя 14 и 15 выходят эа пределы конуса трения, то объект колеблется около положения равновесия. 3 ил. в.виде пружин и расположены по диагоналям шарнирных параллелограммов, а на передней панели 4 нанесено изображение конуса 1 9 трения (заштрихованная область) с вершиной в шарнире 10.

Механизм 2 перемещения объекта расположен внутри последнего и представЛяет собой привод вращения, например электродвигатель.

Прибор снабжен угловой шкалой 20 для определения угла установки направляющей 8 по отношению к основанию 1 или корпусу прибора, а также фиксаторами 21 для удержания направляющей 8 в заданном положении.

На направляющей 8 имеется рукоятка 22 для удобства ее перемещения.

Прибор работает следующим образом.

Перед началом проведения опыта устанавливают по шкале 20 в заданном положении направляющую 8 и фиксируют ее в этом положении фиксатором 21, Затем включают механизм 2 перемещения объекта, в результате чего вращается кривошип 6, а полэун 9 начинает перемещаться возвратно-поступательно по направляющей 8. Вследствие этого на возвратно-поступательно движущиеся массы ползуна 9 и шатуна 7 действует герметически колеблющаяся вдоль направляющей 8 сила инерции попер..мснно то вправо (Р,), то влево (P ), максимальными значениями векторов которых является двусторонний указатель 12. Стрелочные указатели

14 и 15 угла трения являются векторами результирующих сил R, R<,действующих на прибор.

Возможны несколько случаев демонстрации.

В первом случае прибор находится в равновесии, т.е. векторы резуль,тирующих сил R, и R. (стрелочные ука1затели 14 и 15 угла трения) не выхо дят за пределы конуса 19 трения (фиг.2), что достигается путем уста5 153 новки направляющей 8 в соответствующем положении. При этом наблюдают, что прибор находится в состоянии покоя в том случае, если результирующая сил, действующих на тело, не выходит эа пределы конуса трения.

Во втором случае с уменьшением угла между направляющей 8 и основанием

1 наблюдают, что как только результирующая сил, действующих на тело, стрелочный указатель 14 угла трения— выходит эа пределы иэображения конуса 19 трения (фиг.З), перемещаемый объект приходит в движение — перемещается (скользит) по основанию 1 вправо. В этом случае отмечают также, что несмотря на то, что результирующая сила R — стрелочный указатель

15 угла трения по модулю — больше силы R<, она не может вызвать перемещения объекта, так как находится внутри конуса трения.

В третьем случае, когда обе силы

R, и R < выходят эа пределы конуса трения, наблюдают колебания перемещаемого объекта около положения равновесия, т.е. тело смещается то вправо, то влево.

Использование изобретения позволяет наглядно демонстрировать, например, в учебном процессе условия равновесия перемещаемого объекта в зависимости от угла трения.

Формула изобретения учебный прибор по механике, содержащий основание, размещенный на

6429 6 основании перемещаемый объект, взаимодействующие с ним механизм перемещения объекта и противовес и

5 средство регистрации параметров движения, имеющее стрелочный указатель угла трения при перемещении объекта по основанию, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия объекта в зависимости от угла трения, перемещаемый объект имеет параллельные переднюю и заднюю панели, размещенный между панелями кривошипно-ползунный механизм, у которого кривошип связан с механизмом перемещения объекта с противовесом, а установленная под saданным углом к основанию направляю20 щая связана шарнирами с панелями, средство регистрации имеет установленный параллельно направляющей двусторонний стрелочный указатель сил инерции, соединенный своей серединой

25 с шарниром передней панели и жестко связанной с направляющей, стрелочный указатель силы тяжести объекта, дополнительный стрелочный указатель угла трения и рычаги, образующие с

3g этими указателями два смежных шарнирных параллелограмма, расположенных на передней панели, при этом стрелочные указатели угла трения выполнены в виде: пружин и расположены по диагоналям шарнирных параллелограммов, а на пе35 редней панели нанесено изображение конуса трения с вершиной в шарнире.

1536429

Составитель П. Сердечнов

Редактор И.Петрова Техред H.,11идык Корректор Л,Патай

Заказ 111 Тираж 38» Подвид нее

ВНИИПИ Государственного комитета и и :обретениям и зткрьггиям при ГЕИТ СССР

113035, 1осква, iK-35, Раушская .t;!6., ц. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент . г. Ужгород, ул. Гагарина, 101