Прибор для определения моментов инерции тел Советский патент 1985 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к области учебHO-vaa6opaTOpHoro оборудования, в частности к приборам для определения моментов инерции тел, качения и может быть использовано при изучении физических основ механики в высших и средних специальных учебных заведениях для определения эллипсоида инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 изображен прибор для определения моментов инерции тел, обш.ий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - структурная схема отсчета и индикации периода колебаний рамки.

Прибор для определения моментов инерции тел содержит основание-1 с регулируемыми опорами 2 и закрепленной в задней части основания 1 вертикальной стойки 3. Испытуемое тело 4 закрепляется на рамке 5, которая подвешена на двух торсионных нитях 6 и 7, выполненных из упругой проволоки и закрепленных на вертикальной стойке 3 на кронштейнах 8 и 9. В средней чрсти вертикальной стойки 3 установлен дополнительный кронштейн 10 с полукруглой полкой 11, имеющей кольцевую прорезь 12 и шкалу 13. На полке 11 с возможностью перемещения в прорези 12 установлен электромагнит 14, фотодатчик 15 и блок 16 питания электромагнита 14. В нижней части рамки 5 закреплена ферромагнитная пластина 17, расположенная в магнитном поле электромагнита 14 на пересечении с оптической осью фотодатчика 15. В верхней части рамки 5 симметрично по диагонали размещена в качестве противовеса пластина 18. На основании 1 прибора установлен регистратор 19, связанный электрически с электромагнитом 14 и фотодатчиком 15. Регистратор 19 установлен в корпусе 20, на передней панели которого размещена индикаторная панель 21 для отсчета периодов колебаний рамки 5, индикаторная панель 22 для отсчета времени колебаний рамки 5, клавиша «Сеть 23 для включения питания прибора, клавиша «Стоп 24, с помощью которой производится фиксация отсчетов числа периодов колебаний рамки и времени колебания рамки, а также клавища «Сброс 25 для стирания записанных на панелях 21 и 22 результатов отсчетов. Регистратор 19 включает в себя формирователь 26 импульса, генератор 27, логический элемент ИЛИ 28, триггеры 29 и 30, логические элементы И 31-33, счетчики 34 и 35, дешифраторы 36 и 37, индикаторы 38 и 39, элемент 40 задержки, элемент 41 блокировки 1-го импульса, делитель 42.

Включение и отключение электромагнита 14 производят тумблером 43 на передней панели блока питания электромагнита.

Прибор для определения момента инерции тел работает следующим образом.

Эллипсоид инерции твердого тела на приборе изучается по методу крутильных колебаний для случая, когда оси вращения проходят через главные оси тела, а также по главным двигателям тела, при этом согласно известным соотношениям из физических основ механики моменты инерции рамки без испытуемого тела и с испытуемым телом выражают через периоды колебаний рамки, после чего в определенном масштабе строят сечение эллипсоида инерции плоскостями, проходящими через главные оси и через диагонали испытуемого

тела.

Испытуемое тело 4 может быть прямоугольной или кубической формы и имеет в серединах ребер, в центрах граней и у верщин углубления для закрепления в рамке 5.

0 Фиксация рамки 5 в исходном положении производится электромагнитом 14, взаимодействующим с металлической пластиной 17. Для осуществления фиксации рамки 5 ее поворачивают до соприкосновения пластины 17 с электромагнитом 14. Угол первоначального отклонения рамки 5 задается с помощью перемещения электромагнита в прорези и отсчитывается по шкале 13.

Включение прибора производится клавишей «Сеть 23. Затем тумблером 43 включают электромагнит, который за пластину 17 притягивает рамку 5. Подготовка регистратора 19 к работе осуществляется нажатием клавиши «Сброс, при этом на индикаторных панелях появляют5 ся нули, а триггер управления закрывается.. Запуск регистратора 19 производится при выключении электромагнита 14 тумблером 43, в результате чего рамка 5, стремясь к положению покоя, пересечет опти„ ческую ось фотодатчика 15, что вызовет включение отсчета времени и периодов колебаний рамки 5. Фиксация результатов отсчетов на индикаторных панелях 21 и 22 проводится нажатием клавищи «Стоп 24.

5 Принцип действия структурной схемы отсчета и индикации периода и времени колебаний заключается в следующем.

При выключении электромагнита рамка 5 освобождается и пересекает оптическую ось фотодатчика 15, с которого проступает сигнал на усилитель-формирователь 26.

Сформированный импульс через эл.емент ИЛИ 28 поступает на триггер 28, который открывает элемент И 31. После этого с генератора 27 начинают поступать эталонные импульсы через элемент И 31,. счетчик 34,, дешифратор 36 на индикатор 38

для отсчета времени периодов произведенных колебаний.

Одновременно первый импульс через элемент ИЛИ 28 поступает на элем.ент 41 блокировки, блокируется и открывает элемент И 32 для прохождения второго импульса.

При поступлении с фотодатчика 15 второго импульса он свободно проходит через элемент И 32 на триггер 30 и далее через

счетчик 35 и дешифратор 37 на индикатор 39 для отсчета числа периодов колебаний рамки 5.

При нажатии на клавишу «Стоп 24 вступает в действие элемент 40 задержки, который осуществляет фиксацию результатов эксперимента на индикаторных панелях 21 и 22 - числа полных периодов колебаний рамки 5 и времени этих колебаний.

0.д1

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТЕЛ, содержащий основание с вертикальной стойкой и закрепленными на ней кронштейнами, между которыми на торсионных нитях подвешена рамка для установки испытуемого тела, и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он имеет дополнительный кронштейн с полукруглой полкой, снабженной шкалой и дуговой прорезью, в которой установлен с возможностью перемешения в ней электромагнит, причем рамка для установки испытуемого тела имеет ферромагнитную пластину, закрепленную в нижней части рамки в магнитном поле электромагнита и на пересечении с оптической осью фотодатчика, связанного с регистратором. (Л | со О5 00

Питание Зкеитромагнита

Стоп .. сброс г