Учебный прибор по механике Советский патент 1985 года по МПК G09B23/08 

9 1 М

Изобретение относится к учебным приборам по теорети 1еской механике « может быть использовано для демон страции действий над векторами и ра ложения сил при изменении их величины и направления. Цель изобретения - повышение наглядности демонстрации разложения силы на составляющие. На фиг. 1 представлен прибор в ис ходном положении с местными разрезами - общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1| на фиг. 3 - прибор в рабочем положении, общий вид; на фиг, 4 - схема работы прибора. Прибор содержит основание 1, связанную с основанием вертикальную панель 2 с нанесенной на ее поверхность системой координат Х-У. На панели 2 установлена проходящая че рез центр координатной системы ось с головкой 4, имеюидей паз 5, в кото ром расположен стрелочный указатель силы 6 с возможностью перемещения в пазу и фиксации винтом 7 в заданном положении. Средство для преобразования перемещения указателя силы в перемещение указателя составля ющих силы имеет кулачок 8, который установлен на стрелочном указателе силы 6,, Указатель составляющих силы состоит из двух пар параллельных пластин в виде сегментов круга 9-12 имеющшс стрелочные индексы (стрел ки) 13-16. Каждая из пластин.9, IQj 11 и 12 криволинейным учас ком А образована в направлении центра системы координат и закреплена на соответствующем стержне 17, снабженном упором 18 и пружиной 19. Каждый подпружиненный стержень 17 может перемещаться вместе с одной из пластин 9, 10, 11 и 12 в направляющи 20 и 21 основания. Учебный прибор работает следующим образом. При вьщвижении стрелочного указателя силы 6 в направлении его острия кулачок 8, упираясь в криволинейные участки А пластин, например 10 и 12 смещает их по соответствующим осям, выдвигая из-под головки 4 и стрелочные индексы 14 и 16, При, этом стрелочные индексы 14 и 15 выдвигаются таким образом, чтобы их концы находились от центра оси 3 на расстоянии равном удалению острия указателя сил 6 от соответствующей оси, а именно 702 чтобы проекция, показанная стрелкой 16., бьша равна произведению длины указателя силы 6 (расстоянию от острия указателя силы 6 до центра оси 3) на косинус угла , оС а проекция, показанная стрелкой 14, - произведению длины указателя силы 6 на косинус угла /3 (фиг. 4). Так демонстрируются проекции (составляющие) силы на оси координат Х-У. Для демонстрации изменения проекций силы на оси координат при изменении величины силы вьщвигают стрелочный указатель силы 6 до отказа, например в положение, показанное на фиг. 3, а потом отпускают, при этом стрелки 14 и 16 указателя составляющих силы также выдвигаются из-под головки 4 и изменяются по величине соответственно изменению величины силы, т.е. в зависимости от длины указателя силы 6 (расстояние от центра 3 до конца острия указателя). Возврат указателя силы 6 в исходное положение обеспечивается пружинами 19, которые возвращают пластины,10 и 12 со стрелочными индексами 14 и 16 в исходное положение, А пластины 10 и 12, взаимодействуя своими . криволинейными участками А с кулачком 8, возвращают в исходное положение и указатель силы 6 (фиг. 1 и 3). Для .демонстрации изменения прот екций силы при изменении ее направления указатель 6 выдвигают до отказа в положение, изображенное на фиг. 3, и закрепляют в этом положении винтом 7, при этом выдвигаются и стрелки 16, которые имитируют проекции данной силы на оси X и У. Потом, вращая головку 4, например, по ходу часовой стрелки, изменяют на правление силы, приложенной к шарниру, при этом будут изменяться и проекции (составляющие) этой силы. Сначала будет уменьшаться горизонтальная составляющая, т.е. стрелка 16 уйдет под головку 4, а стрелка 14 будет выдвигаться и при совпадении указателя силы 6 с осью У стрелка 14 будет находиться на одном-уровне с острием указателя 6. При дальнейшем вращении в том же направлении стрелка 14 начнет убывать, а из-под головки 4 покажется стрелка 15, которая также покажет наибольшее значение, когда указатель 6 совпадает с осью X,

При полном обороте указателя 6 вокруг оси 3 все четьфе стрелки 13-16 совершает один ход, т.е. поочередно вьщвинутся на некоторую величину и снова спрячутся под головку,4.

Предложенный учебный прибор обеспечивает наглядность взаимосвязи сил и реакций и их проекций, а также измeняteмocть проекций сил от величины сипы и ее направлений.

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ, содержащий основание, стрелочный .указатель силы, указатель ее составляющих и средство для преобразования перемещения указателя силы в переме-. щение указателя составляющих, имеющее кулачок, отличающийся тем, что, с целью повьппения наглядности демонстрации разложения силы на составляющие, он имеет связанную с основанием вертикальную панель с нанесенной на ее поверхность системой координат и установленную на панели проходящую через, центр системы координат ось с головкой, имеющей паз, стрелочный указатель силы расположен в пазу головки с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении, кулачок установлен на стрелочном указателе силы, а указатель составляющих силы состоит из двух пар имеющих стрелочные индексы и взаимодействующих с кулачком параллельйых пластин с криволинейными участками, обращенными к центру системы 150ординат, и подпружиненных стержней, W связанных с пластинами и с панелью.

6 4

Фиг.2