Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции Советский патент 1985 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и может быть использовано на лекциях, лабораторных и практических занятиях для наглядной демонстрации группе, обучаемой действию сил Кориолиса.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем обеспечения определения зависимости Кориолисова ускорения от величины угла между векторами относительной скорости и вектором скорости переносного движения.

На фиг. 1 изображен прибор, общий вид; на фиг. 2 - направляющая с грузом.

Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции .содержит основание 1 (фиг. 1), вертикальную стойку 2, подвижный груз 3, перемещающийся по направляющей 4, имеющей на конце упор 5. Направляющая 4 жестко укреплена на втулке 6, которая установлена с помощью подшипников на вертикальной стойке 2. С противоположной стороны втулки 6 укреплен противовес 7. На подвижном грузе 3 консольно укреплены идентичные радиально расположенные в верхней части плоскости, перпендгикулярной направляющей 4, полые градуированные цилиндры 8 с дополнительными грузами 9, установленными внутри цилиндров 8 с возможностью перемещения вдоль оси последних и с нанесенными на них щкалами 10 для индикации положения груза 9 относительно центра подвижного груза 3. Полые цилиндры 8 могут быть связаны между собой, например растяжками 11. Полые цилиндры и расположенные в них дополнительные грузы составляют средство для регистрации действия силы Кориолиса.

Для предотвращения поворота груза 3 с цилиндрами 8 вокруг направляющей 4 в ней выполнен паз 12 (фиг. 2) по всей длине, а груз 3 имеет паз 13 со щпонкой 14. Для удержания груза 3 при начальном вращении он имеет со стороны вертикальной стойки 2 круговой паз 15 (фиг. 1 и 2). На втулке 6 установлена стойка 16 с рычагом 17 ,один конец которого заходит в паз 15 груза, а другой конец соединен с тягой 18, установленной внутри стойки 2, на нижнем конце которой установлена рукоятка 19, а на верхнем - упор для тяги, при этом стойка 2 в нижней части имеет прорезь 20.

Для удержания всех дополнительных грузов 9 при начальном вращении от перемещения вдоль цилиндров 8 на втулке 6 установлена вилка 21, а в цилиндрах и дрполнительных грузах выполнены отверстия 22, куда входят концы вилки. Для устранения возможности выпадания дополнительных грузов 9 из пустотелых цилиндров 8 в последних могут быть установлены упоры.

Прибор работает следующим образом. В исходном положении подвижный груз 3 находится у вертикальной стойки 2 и удерживается от перемещения рычагом 17. Руг коятка 19 находится в верхнем положении. Дополнительные грузы 9 удерживаются вилкой 21.

Направляющей 4 вместе с подвижным грузом 3 и противовесом 7 вручную сообщается угловая скорость cf относительно

0 оси вертикальной стойки 2. Начальная угловая скорость со выбирается больщой для контраста динамического эффекта.

Во время вращения по инерции направляющей с грузами и противовесом рукоятку 19 перемещают вдоль прорези 20 в нижнее положение, в результате чего рычаг 17 из зацепления с подвижным грузом 3, предоставляя возможность этому грузу с цилиндрами 8 двигаться вдоль направляющей 4. Под действием первоначальной силы инерции подвижный груз 3 с цилиндрами 8 начинает перемещаться к концу направляющей 4. Одновременно с началом движения груза 3 вилка 21 освобождает все дополнительные грузы 9.

5При перемещении подвижного груза 3

по направляющей 4 к периферии в силу присущей массе дополнительных грузов 9 инерции, стараясь сохранить свое прежнее направление движения, они начнут перемещаться внутри цилиндров 8 относительно

0 оси направляющей 4. При перемещении груза 3 с цилиндрами 8 к упору 5 величина и направление движения дополнительных грузов 9 внутри цилиндров 8 демонстрируют величину (по шкале 10) и направление поворотного ускорения.

Затем изменяется направление вращения. В этом случае сразу же изменяется направление поворотного ускорения и поэтому происходит изменение направления движения дополнительных грузов 9 внутри цилиндров 8.

Ускорение Кориолиса отсутствует в том случае, когда вектор относительной скорости направлен параллельно-оси переносного вращения. Конструкция прибора позволяет наглядно продемонстрировать зависимость Кориолисова ускорения от величины угла

5 между векторами относительной скорости V и вектором угловой скорости переносного движения, так как цилиндры с дополнительными грузами расположены под разными углами к горизонтальной плоскости, что расщиряет демонстрационные возможности прибора.

Ожидается положительный качественный эффект при изучении соответствующих разделов теоретической механики и физики, 5 экономический эффект от лучшего усвоения демонстрируемого закона.

«2/ /7

ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДЕЙСТВИЯ КОРИОЛИСОВОЙ СИЛЫ ИНЕРЦИИ, содержащий установленную на основании стойку, направляющую, связанную со стойкой с возможностью вращения относительно вертикальной оси, подвижный относительно направляющей груз и средство для регистрации действия силы Кориолиса, отличающийся тем, что, с целью расщирения демонстрационных возможностей путем обеспечения определения зависимости кориолисового ускорения от величины угла между векторами относительной скорости и вектором скорости переносного движения, средство для регистрации действия силы Кориолиса состоит из нескольких полых градуированных цилиндров, радиально расположенных в плоскости, перпендикулярной направляющей, и консольно закрепленных на подвижном грузе, и дополнительных грузов, свободно расположенных в каждом цилиндре. сл 4 со О5 ел

6 15 7 7

Фиг.2,