Учебный прибор по механике Советский патент 1990 года по МПК G09B23/08 

3

конуса трения, то объект находится в состоянии покоя, если указатель 14 расположен за пределами конуса трения, то объект перемещается по осно1

ванию вправо несмотря на то, что стре-

4 ре-

15364294

лочный указатель 15 находится внутри конуса трения, а если оба стрелочных указателя 14 и 15 выходят за пределы конуса трения, то объект колеблется около положения равновесия„ 3 ил.

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.

20

25

30

Изобретение относится к демонстраионным приборам и может быть испольовано, например, при изучении в куре теоретической механики условий овесия тел с учетом сил трения.

Цель изобретения - расширение диаазона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия перемещаемого объекта в зависимости от угла трения о

На фнГо изображен, общий вид; на фиг.2 - схема средства регистрации параметров движения при нахождении прибора в равновесии; на фиг.З - то е, при перемещении прибора„

Учебный прибор по механике содержит основание 1, размещенный на основании перемещаемьй объект, взаимоействующие с ним механизм 2 перемещения объекта и противовес 3 и сред- ство регистрации параметров движения объекта.

Перемещаемый объект имеет параллельные переднюю 4 и заднюю 5 панели, размещенный между панелями криво- шипно-ползунный механизм, состоящий из кривошипа 6, шатуна 7, направляющей 8 и ползуна 9, при этом кривошип 6 связан с механизмом 2 перемещения объекта и противовесом 3, а установленная под заданным углом к основанию направляющая 8 связана шарнирами 10 и 11 соответственно с пане- лями 4 и 5 с

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 парал- лограмма, расположенных на передней панели 4, при этом стрелочные указатели 14 и 15 угла трения выполнены

35

40

45

50

55

0

5

0

5

5

0

5

0

5

в.виде пружин и расположены по диагоналям шарнирных параллелограммов, а на передней панели 4 нанесено изображение конуса 19 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 ползун 9 начинает перемещаться возвратно-поступательно по направляющей 8„ Вследствие этого на возвратно-поступательно движущиеся массы ползуна 9 и шатуна 7 действует герметически колеблющаяся ндоль направляющей 8 сила инерции попеременно то вправо (Р«), то плево (Р i) , максимальными значениями векторов которых является двусторонний указатель 12. Стрелочные указатели 14 и 15 угла трения являются векторами результирующих сил R(, R2,действующих на прибор о

Возможны несколько случаев демонстрации

В первом случае прибор находится в равновесии, т„е. векторы резуль- ,тирующих сил R, и Rг (стрелочные указатели 14 и 15 угла трения) не выхо- цят за пределы конуса 19 трения .(фиг.2), что достигается путем установки 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 за 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 ia пределы изображения конуса 19 трения (), перемещаемый объект приходит в движение - перемещается скользит) по основанию 1 вправо. В этом случае отмечают также что несмотря на то, что результирующая сила Ra - 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 за пределы конуса трения, наблюдают колебания перемещаемого объекта около положения равновесия, т.е. тело смещается то вправо, то влево„

Использование изобретени . 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

основании перемещаемый объект, взаимодействующие с ним механизм перемещения объекта и противовес и средство регистрации параметров движения, имеюшее стрелочный указатель угла трения при перемещении объекта по основанию, отличающий- с я тем, что, с целью расширения

Q диапазона решаемых задач путем демонстрации условий равновесия объекта в зависимости от угла трения, перемещаемый объект имеет параллельные переднюю и заднюю панели, размещенный меж5 ДУ панелями кривошилно-ползунный механизм, у которого кривошип связан с механизмом перемещения объекта с противовесом, а установленная под заданным углом к основанию направляю0 щая связана шарнирами с панелями, средство регистрации имеет установленный параллельно направляющей двусторонний стрелочный указатель сил инерции, соединенный своей серединой

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

0 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 передней панели нанесено изображение конуса трения с вершиной в шарнире.

5

75

11

7//У7// с7//. V O }

;

Фие. 2

/9

у//////////

19 Vto

Фиг.З