Учебный прибор по механике Советский патент 1990 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к учебно-демонст- рационнмм при -эрам по механике и физике и может быть использовано для демонстрации явления прецессии гироскопа.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств прибора за счет ликвидации ударных нагрузок на ось и повышение наглядности за счет замедления переходных процессов явления прецессии.

На чертеже изображен предлагаемый прибор, общий вид с частичными разрезами.

Прибор состоит из маховика 1 колоколо- образной формы, закрепленного на оси 2 или выполненного с ней заодно. Диск 3 установлен подвижно вдоль оси 2, а его вращение вместе с осью 2 обеспечивается установочным винтом 4, конец которого расположен в шпоночной канавке 5 оси 2. Диск 3 выполнен в виде магнита и установлен над полым магнитом 6, при этом их одноименные полюса обращены друг к другу, а масса

диска 3 выбрана такой, чтобы магнитные силы не давали соприкасаться с полым магнитом 6, который размешен в диа- или парамагнитной обойме 7, другой конец которой охватывает стойку 8 и может быть закреплен посредством винта 9 на необходимой высоте. Маховик I и ось 2 также выполнены из диа- или парамагнитного материала. На оси 2 имеется буртик 10, обеспечивающий предельное нижнее положение диска 3, а также острия 11 и 12, одно из которых размещено в неподвижной опоре 13, а другое - в подвижной опоре 14, выполненной в виде винта, ввинченного в горизонтальную верхнюю часть 15 стойки 8. Стойка 8 хвостовиком 16 поворотно закреплена болтом 17 в проушине 18 основания 19 и составляет вместе с основанием 19 корпус прибора.

Масса маховика 1, диска 3 и оси 2 рассчитана так, чтобы при расположении диска 3 в

О5

о со го

со

положении, изображенном на чертеже, центр тяжести подвижной системы был выше опоры 13, а при положении диска 3 в соприкосновении с буртиком 10 ниже опоры 13.

На хвостовике 16 стойки 8 могут быть нанесены деления в градусах, а на проушине 18 диска - риска, служащая для отсчета угла поворота стойки 8, относительно основания 19.

Прибор работает следующим образом.

Устанавливают подвижную опору 14 так, чтобы ось 2 со всеми деталями легко вращалась, но не могла выйти из опор. После этого раскручивают маховик 1, например, намотав на него нить и быстро смотав с него эту нить одним рывком. Вывинчивая из горизонтальной части 15 подвижную опору 14, освобождают верхний конец оси 2.

8этом положении можно продемонстрировать устойчивость гироскопа путем нанесе- Ния на ось 2 или на маховик 1 легких ударов, что вызывает возникновение в оси 2 незначительной вибрации, но вертикальность оси 2 сохраняется.

Для демонстрации изменения величины и направления угловой скорости прецессии расслабляют болт 17 и поворачивают стойку 8 на некоторый угол от вертикали, после чего болт 17 закрепляют,-а подвижную опору 14 устанавливают в соприкосновение с острием 11 оси 2. При этом диск 3 находится

9положении, изображенном на чертеже, а центр тяжести подвижной системы - выще острия 12. В том состоянии раскручивается ось 2 со всеми элементами, связанными с ней, а подвижная опора 14 вьтинчивается, освобождая острие 11 оси 2. Под действием собственного веса подвижной системы ось 2 совершает прецессионное движение с постоянной угловой скоростью, величина которой пропорциональна расстоянию от центра тяжести вращающихся элементов до опорной точки острия 12 оси 2. Направление прецессии при этом совпадает с направлением В1ращения маховика 1.

Теперь, раскрепляя винт 9, медленно опускают oбJOЙмy 7, а вместе с ней опускается: и полый магнит 6, вследствие чего диск 3 также опускается до соприкосновения с буртиком 10 оси 2, а полый магнит 6 опускают До тех пор, пока не прекратится его действие на диск 3 (на чертеже показано пунктиром), а центр тяжести вращающейся системы не установится ниже опорной точки острия 12 оси 2. При таком медленном опускании полого магнита 6 прецессия сначала уменьшается до нуля при положении, в

котором центр тяжести подвижной системы совпадает с опорной точкой острия 12 оси 2, а потом изменяется направление прецессии на противоположное, т. е. становится проти- 5 воположным вращению маховика 1. Изменения величины и направления прецессии можно пронаблюдать и при подъеме полого магнита 6, при котором, благодаря его взаимодействию с диском 3, последний будет

0 отрываться от буртика 10 оси 2, а все явления прецессии будут воспроизводиться в обратном порядке.

Преимущество предлагаемого прибора (по сравнению с известными) заключается в том, что благодаря выполнению средства

15 для изменения положения диска в виде полого магнита, охватывающего ось, выполнению диска также в виде магнита и установке его над полым магнитом одноименными полюсами.друг к другу и выполнению оси и маховика

20 парамагнитного материала повышаются эксплуатационные свойства прибора и его наглядность, так как изменения прецессии происходят в течение времени, которое можно изменять в широких пределах, при этом исключаются ударные нагрузки на

5 ось как в осевом, так и в окружном направлении.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по механике, содер0 жащий корпус со стойкой, опоры, верхняя из которых подвижна в осевом направлении и соединена со стойкой, опирающуюся на опоры заостренными концами ось, установленные на оси неподвижный маховик и подвижный вдоль оси диск и средство для

S изменения положения диска, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств за счет ликвидации ударных нагрузок на ось и повышения наглядности за счет возможности замедления пере0 ходных процессов явления прецессии, средство для изменения положения диска выполнено в виде полого магнита, охватывающего ось и установленного подвижно вдоль оси, диск выполнен из магнитного материала и установлен на оси над полым магнитом

5 одноименным полюсом к нему, а ось и маховик выполнены из диа- или парамагнитного материала.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что стойка закреплена на основании с возможностью поворота, а нижняя опора и полый

магнит имеют кронштейны для фиксации на стойке.

Изобретение относится к учебно-демонстрационным приборам по механике и физике и может быть использовано для демонстрации явления прецессии гироскопа. Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств прибора за счет исключения ударных нагрузок на ось и повышение наглядности за счет возможности замедления переходных процессов явления процессии. Учебный прибор по механике состоит из корпуса, состоящего из двух частей, основания и прикрепленной к нему с возможностью поворота стойки, на которой смонтированы неподвижная и подвижная опоры. В этих опорах установлена ось, на которой жестко закреплен маховик и установлен подвижно вдоль оси диск, который выполнен в виде магнита. Под диском расположен полый магнит, закрепленный с возможностью перемещения вдоль стойки, при этом одноименные полюса диска и полого магнита размещены друг около друга, что не позволяет им соприкасаться, и таким образом перемещение полого магнита сопровождается перемещением диска. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.