Учебный прибор по механике Советский патент 1992 года по МПК G09B23/08 

(Л

с

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям помеханике для. демонстрации сохра нения центра масс механической системы. Целью изобретения являет; ся расширение демонстрационных д возможностей опрокидывания механи- ческих систем. Прибор снабжен стойкой, закрепленной на тележке и снабженной шкалой для определения положения тела, выполненного в :виде массивного -стержня относительно тележки, а средство для перемещения тела относительно тележки выполнено в виде электродвигателя, установленного на тележке барабана, установленного на оси электродвигателя, блока, установленного на стойке, троса, связывающего барабан с телом и взаимодействующего с блоком. 1 ил.

Изобретение относится к учебным приборам по механике и может быть использовано при изучении разделов Динамика - для демонстрации закона движения центра масс материальной системы, Статика - для демонг страции закономерностей опрокидывав ния механических систем

Известны учебные приборы по механике, содержащие основание, наклонно установленные на основании направляющие, тела, установленные на направляющих с возможностью их перемещения относительно направляющих.

Недостатком этих приборов является то, что они не позволяют демонстрировать закон движения центра масс материальной системы. .

Известен также учебный прибор по механике, являющейся по своей технической сущности наиболее близким к

заявляемому, содержащий основание, установленную на нем тележку, механически связанное с тележкой тело и средство перемещения тела относительно тележки.

Недостатком этого прибора являются его ограниченные демонстрационные возможности, так как он не позволяет, например, демонстрировать закономерности опрокидывания механических систем. .. : . - ,; :. . : ;...... .-.;

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей прибора за счет демонстрации зако-

нрмерностей опрокидывания механиче-. ской системы .

Поставленная цель достигается тем, что в приборе, содержащим основание, установленную на нем тележку, механически связанное с тележкой тело и средство перемещения те

1 ND

ла относительно тележки, тело выпол-1 нено в виде массивного стержня, шарнирно закрепленного одним концом на тележке, вне ее площади опоры, а средство, перемещения тела относительно тележки выполнено в ви- л- де электродвигателя, с установ- 7 ленным на его оси барабаном, стойки с блоком и троса, соединяющего незакрепленный конец тела и барабан через блок, на стойке установлен указатель углового положения тела, а на тележке и основании установлены указатели положения центра масс системы, при этом прибор снабжен набором сменных грузов для изменения положения центра масс.

На чертеже представлен общий вид прибора.

Учебный прибор по механике содержит основание 1, установленную на основании тележку 2, установленное на тележке 2 вне ее площади опоры с помощью опоры 3 и оси k тело 5, выполненное в виде массивного стержня (модели летательного аппарата), стойку 6, на которой установлен указатель углового положения 7 тела 5, средство для перемещения тела 5 отно- сительно тележки 2, выполненное в виде электродвигателя 8,установленного на тележке 2, барабана 9, установленного на оси электродвигателя 8, блока

10,установленного на стойке, троса

11,связывающего барабан 9 с телом 5 и переброшенного через блок 10. При этом электродвигатель 8 связан с источником питания 12 через выключатель

13 и регулятор 14. Еще один .трос 15 связывает тележку 2 с основанием 1. На тележке установлены сменные грузы 16 на оси 17, кроме того, на тележке установлены указатели полокения центра масс системы 18, 19 при различных взаимных положениях тела 5 и тележки 2. Еще; один указатель 20 установлен на основании 1.

Демонстрация прибора производится следующим образом. При демонстрации закона движения центра масс устанавливают в первоначальном положении тело 5 так, чтобы оно находилось на опоре 3 (в горизонтальном положении). Пред- вар.ительно находят положение центра масс (тело-тележка) в том случае, ког да тело 5 находится в горизонтальном положении При этом указатель 19 устанавливают в положение, соответст

0

5

0

5

30

.д

35

40

45

50

вующее этому положению центра масс, и в том случае, когда тело 5 находится в вертикальном положении, это положение центра масс фиксируют с помощью указателя 18 (положение центра масс находят путем, например, предварительных двукратных взвешиваний системы при каждом из указанных положений) о Устанавливают тележку 2 на основание 1 так, чтобы указатель 19 находился напротив указателя 20. Затем с помощью выключателя 13 запускают двигатель 8, соединяя его с источником питания 12 (скорость вращения вала двигателя 8 предварительно устанавливают с помощью регулятора 14), при этом трос 11 начинает наматываться на барабан 9 и тело 5 (при действии внутренних сил системы) начинает перемещаться из горизонтального положения в вертикальное, при этом тележка 2 в соответствии с законом 6 движений центра масс системы будет перемещаться вправо и, когда тело 5 займет вертикальное положение (при этом с помощью выключателя 13 размыкают цепь двигатель 8 - источник питания 12), указатель 18 совместится с указателем 20.

При демонстрации закономерностей опрокидывания механических систем (при описанных .выше демонстрациях опрокидывание не происходит так как предварительно устанавливают На тележку 2 сменные грузы 16) предварительно снимают часть грузов 16 с оси 17, и рассчитывают с помощью уравнений статики взаимное положение тела и тележки, при котором происходит опрокидывание системы. После этого включают двигатель 8, происходит перемещение тела 5 относительно тележки 2, при этом по указателю 7 фиксируют положение тела 5, при котором происходит опрокидывание (трос 15 при опрокидывании фиксирует прибор). После этого меняют исходные данные (при известной неизменной массе тела 5, снимают грузы 16, меняя тем Самым массу тележки 2 и положение ее центра тяжести) и повторяют демонстрацию.

Технико-экономическая эффектна- ность использования изобретения обусловлена расширением функциональных возможностей прибора за счет того, что помимо возможности демонстрации

8

//////УУ// //////////////////////////////

.

7