Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции Советский патент 1987 года по МПК G09B23/08 

взаимодействуя с толкателем IS, перемещает его вверХз в результате чего рычаг 13 выходит из зацепления с круговым пазом 4, осво6ол дая подвижный груз 3, При перемещении под- вюкного груза 3 фиксирующий трос выходит из отверстия и освобождает стержень 21 с дополнительным грузом 22, которые под действием переносной силы инерции перемещаются относительно подвижного груза 3. По длине Выхода стержня 21 из подвижного груза 3 судят о величине и направлении поворотного ускорения. Затем прибор приводят в исходное состояние, -выИзобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и может быть использовано в учебном процессе.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации действия кориолисовой силы инерции.

На фиг.I изображен прибор, об- идий вид; на фиг, 2 - направляющая с грузами на фиг.З - стержень и фиксатор его перемещения.

Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции содержит основание i, вертикальную стойку 2, основной подвижный груз 3, перемеща- Еощийся по направляющей 4, j-смеющей на козде упор 5, Направляющая 4 жестко укреплена на втулке 6, которая установлена с помощью подшипников 7 на вертикальной стойке 2. С противоположной стороны втулки 5 укреплен npoTi-moBec 8, Направляющая 4 выполнена в виде правильного многогранника. Имеющего в месте соединения с втулкой 6 цилиндричес;кий -шсток 9 с пружиной 10, Подвижный груз 3 имеет центральное круглое отверстие 11j а со стороны втулки 6 жестко связанную с ним шайбу 12, имеющую отверстие в форме правильного многоугольника, соответствующего профилю кап- равлязощей 4, На втулке 6 установлен рычаг 13j входящий своим концом в зацепление с круговым пазом 14, выполненным на ПОДВИЖНО грузе 3, а серединой опирающийся на подпружиненводят отжимая пружину 10, шайбу 12 из зацепления с направл;те11дей 4, поворачивают подвижный груз 3 относительно направляющей 4 на ее цилиндрической части 9 на одну i-ши несколько граней и вновь фиксируют груз 3 на направляющей 4, вводя. в зацепление с последней шайбу 12, При этом направляющая 4 имеет форму многогранника, а отверстие в шайбе 12 соответствует ее профилю. После этого повторяют опыт в той же последовательности. Такш-1 же образом осуществляется демонстрация опыта после замены одного дополнительного груза другим. 3 ил.

0

5

0

5

ный толкатель IS, взаимодействующий с кулачком 16, который неподвижно закреплен на червячной шестерне 17, образующей с червяком 18 пару зацепления .

В подвижном грузе 3 вьщолнены отверстия 19, в которые входит вилка 20 стерядая 21,, на конце которого закреплен сменный дополнительный груз . 22, В стержне 21 выполнены зубчатые шлицы 23, взаимодействующие с фиксатором 24, выполненным в ви,п,е закреплен- ,ной на подвижном грузе 3 пластинчатой пружины, и отверстие 25, в кото- рое входит один конец фиксирующего тросика 26, закрепленного яругтл концом на втулке 6 и проходящего через отверстие 27, выполненное в под- вшшом грузе.3. На наруя ной поверхности втулки 6 установлен индикатор в виде флажка 28, жестко связанного с осью 29 вращения кулачка 16.

Прибор работает следу зщим образом.

В исходном положении подвижный груз находится у вертикальной стойки 2 и удерживается от поворота вокруг направляющей 4 шайбой 12 а от перемещения по ней рычагом 13. Вилка 20 стержня 21 входит в отверстия 19. подвижного груза 3 и удерживается от перемещения тросиком 26, На конце стержня 21 закреплен дополнительный груз 22. Флажок 28 индикатора находится в Н1сжнем положении, что свидетельствует о том, что кулачок 16 обращен своим выступом вниз.

Направляющей 4 вместе с подвижным основным грузом 3, связанным с ним дополнительным грузом 22 и противовесом 8 вручную сообщается угловая скорость относительно оси вертикальной стойки 2, при этом начальная угловая скорость выбирается большой для контраста динамического эффекта,

Во время вращения по инерции иап- рав ляющей с грузами и противовесом червячная щестерня 17, обкатьшаясь вокруг ч ервяка 18, поворачивает кулачок 16, который-, взаимодействуя с толкателем 15, перемещает его вверх в результате чего рычаг 13 выходит и зацепления с круговым пазом 14, освобождая тем самым подвижный груз 3.

Под действием первоначальной силы инерции подвижный груз 3 начинает перемещаться к концу направляющей 4, в результате чего фиксирующий тросик 26 вькодит из отверстия 25, предоставляя тем самым возможность двигаться стержню 21 с дополнительным грузом 22.

При перемещении подвижного груза 3 по направляющей 4 и -дополнительного груза 22 со стержнем 21 в силу присущей массе дополнительного груза инерции он начнет под действием переносной силы инерции перемещаться относительно основного подвижного груза 3 в плоскости, перпендикуляр-. ной направляющей, увлекая за собой стержень 21, по длине выхода которого из подвижного груза 3 судят о величине и направлении поворотного ускорения .

Затем прибор приводят в исходное состоян11е, вьшодят, отжимая прз жину 10, щайбу 12 из зацепления с направляющей 4, поворачивают подвижный груз 3 относительно направляющей 4 на ее цилиндрической части 9 на одну или несколько граней и вновь фиксируют подвижный груз 3 на направляю- щей 4, вводя в зацепление с последней шайбу 12.

После этого повторяют опыт в той же последовательности, замеряя те же

5

0

5

0

5

0

5

0

параметры. При этом отмечают, что ускорение кориолиса отсутствует в том случае, когда вектор относительной скорости направлен параллельно

от переносного вращения.

I - - - --

В той же последовательности проводят опыты с другим дополнительным грузом 22- и производят наблюдение независимости величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза.

Применение предлагаемого прибора позволит пзвысить наглядность демонстрации действия кориолисовой силы инерции и зависимость величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза при изучении соответствующих курсов физики и теоретической механики.

Формула изобретения

Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции, содержащей установленную на основании стой--; ку, направляющую, связанную со стойкой с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, подвижный относи- :. тельно направляющей основной и связанный с ним дополнительный груз и средство для установки дополнительного груза под заданным углом к оси вращения, размещенное перпендикуляр- но направляющей, отличающи й- с я тем, что, с целью повышения наглядности, направляющая выполнена в виде правильного многогранника, имеющего в месте соединения со стойкой цилиндрический часток, средство для установки дополнительного груза под заданным углом, содержит жестко связанную с подвижным грузом шайбу и установленные в подвижном грузе перпендикулярно направляющей стержень и фиксатор его перемещения, при этом дополнительный груз выполнен сменным и закреплен на стержне, а отверстие в шайбе имеет форму правильного мно- гоутольника,- соответствующего профилю направляющей.

132S

Фие. 1

20

го

гз

(риг. 3

Редактор М.Бандура

Составитель П.Сердечнов Техред Л.Олийнык

Заказ 3394/48

Тираж 433Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и позволяет повысить нагляд-1 1815 ность демонстрации действия кориоли- совой силы инерции и зависимость величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза. Данный эффект демонстрируют, сообщая -вручную направляющей 4 вместе с подвижным . основным грузом 3, связанному с ним дополнительному сменному грузу 22 и противовесу угловую скорость относи-: тельно оси вертикальной стойки 2. Во время вращения червячная шестерня 17, обкатываясь вокруг червяка 18, поворачивает кулачок 16, который, 77 13 1Q / (Л ел Фи9. Z