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

фиг. 1

Изобретение относится к учебным приборам по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации изменения направления и величины реакций, симметрично расположенных на одном уровне гибких связей или стержней, нагруженных с средней части, при изменении угла между направлениями этих связей.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей путем демонстрации изменения реакций симметричных связей при действии на них вертикальной силы в зависимости от угла между связями.

На фиг. 1 - прибор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Учебный прибор по механике состоит из корпуса 1, с коюрым жестко связаны лицевая панель, состоящая из нижней 2 и верхней 3 частей, и тыльная панель 4, Верхняя часть 3 лицевой панели смещена относительно нижней части 2 вперед с образованием горизонтальной прорези 5. Силовые элементы выполнены в виде стержней 6 и 7, нижние концы которых имеют проушины 8 для их шарнирного соединения с осью 9, несущей на себе также стрелочный указатель 10. имитирующий силу тяжести тела (не показано). Другие свободные концы стержней 6 и 7 расположены под одинаковыми .углами от вертикали и пропущены через поперечные отверстия в осях 11, установленных с возможностью поворота в головках 12 реек 13. 14. При этом свободные концы стержней 6 и 7, расположенные выше осей 11, находятся за верхней частью 3 лицевой панели и невидимы для наблюдателя. Стрелочные указатели направления реакций силовых элементов содержат стержни 6 и 7 и стрелочные наконечники 15, установленные кеповоротно на осях 9 и показывающие направление этих реакций.

Средство для изменения величины реакций силовых элементов состоит из зубча-- тых реек 13 и 14 и кинематически связанной с ними шестерни 16, жестко связанной с валом 17, имеющим приводную головку 18. Для предупреждения выхода реек 13 и 14 из зацепления с шестерней 1.6 имеются стержневые фиксаторы 19 и 20, жестко связанные тыльной панелью 4 и нижней 2 и верхней 3 частями лицевой панели.

Величина стрелочного указателя 10 выбрана равной сумме вертикальных проекций стрелочных указателей реакции силовых элементов, определяемых стержнями 6 и 7.

Учебный прибор по механике работает следующим образом.

Перед началом проведения опыт j поясняют обучаемым, что если стержни 6 и 7. имитирующие гибкие или стрежневые силовые элементы, расположены под большим

углом от вертикали, то гибкая связь, поддерживающая подвешенный к ее середине груз, сила тяжести которого изображена стрелочным указателем 10, сильно натянута, а реакции, возникающие в ее частях,

очень велики и в несколько раз превышают величину силы тяжести подвешенного груза.

Затем, вращая вал 17 за приводную головку 18 по направлению движения часовой

стрелки, если смотреть с тыльной стороны прибора, вращают и шестерню 16, которая за счет кинематической связи с рейками 13 и 14 перемещает их к середине прибора. При этом перемещаются к середине прибора и оси 11, одновременно поворачиваясь в оголовках 12 и скользя по стержням 6 и 7, вследствие чего последние, поворачиваясь на оси 9, поднимаются и угол между ними и вертикалью уменьшается. Это соответствует менее напряженному положению силовых элементов, о чем свидетельствует уменьшение длмн стрелочных указателей направления их реакций, определяющихся видимой частью стержней 6 и 7 и стрелочными наконечниками 15. Такое положение стрелочных указателей реакций связей схематически изображено на фиг. 1 пунктирными линиями. При этом видно, что каждая реакция связи по модулю меньше чем вес

тела, определяющийся стрелочным указателем 10.

Использование изобретения позволяет расширить дидактические возможности- прибора путем демонстрации изменения реакций симметричных связей при действии на них вертикальной силы в зависимо сти от угла между связями.

Фор мула изобретения

1. Учебный прибор по механике, содержащий корпус, шарнирно смонтированные в нем под заданным углом симметрично относительно корпуса силовые элементы и

стрелочные указатели, имитирующие силу тяжести действующего на силовые элемента тела и реакцию силовых элементов на это воздействие, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических воз5 можностей путем демонстрации изменения реакций симметричных связей при действии на них вертикальной силы в зависимости от угла между связями, он снабжен размещенным в корпусе средством для изменения величины реакций силовых элементов, выполненных в виде стержней, нижние концы которых шарнирно связаны, а верхние взаимодействуют со средством для изменения величины реакций силовых элементов, корпус имеет тыльную и лице- вую панели, причем последняя состоит из двух разделенных горизонтальной прорезью пластин, верхняя из которых размещена по отношению к нижней так. что нижние концы стержней и стрелочные укз- затели размещены перед лицевой панелью, а верхние концы стержней размещены за верхней пластиной панели, при этом стрелочный указатель силы тяжести тела шарнирно установлен на нижних концах стержней, стрелочные указатели реакций взаимодействуют с верхними концами стержней с возможностью перемещения вдоль последних, а средство для изменения величины реакций силовых элементов размеще-

но между лицевой и тыльной панелями корпуса.

2. Прибор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с л тем, что средство для изменения величины реакций силовых элементов состоит из уста новленной между панелями на оси вращения шестерни, кинематически связанных с ней одним концом двух горизонтальных ре ек, на другом конце каждой из которых имеется ось с отверстием, размещенная с возможностью перемещения в прорези лицевой панели перпендикулярно последней и жестко связанная со стрелочным указателем реакции, и двух стержневых фиксато ров, закрепленных на панелях по обе стороны от шестерни, при этом в отверстиях осей размещены с возможностью перемещения силовые элементы, а рейки установлены между стержневыми фиксаторами и шестерней по обе стороны от последней.

Изобретение касается демонстрационных приборов по теоретической механике и позволяет расширить дидактические возможности путем демонстрации изменения реакций симметричных связей при действии на них вертикальной силы в зависимости от угла между связями. Сущность изобретения: при вращении вала 17 вращается расположенная за лицевой панелью 3 шестерня средства для изменения величины реакций силовых элементов 6,7. кинема тически связанная с последними через рейки 13 и головки 12. В результате этого к середине прибора перемещаются рейки 13 и связанные с ними оси 11, установленные на концах силовых элементов 6, 7, а последние, поворачиваясь на оси 9, поднимаются, и угол между ними вертикально уменьшает ся. Одновременно уменьшается длина стрелочных указателей 15, что соответствует менее напряженному положению силовых элементов 6, 7, при этом проекции каждого стрелочного указателя 15 на вертикаль по модулю меньше, чем вес действующего на связи тела, моделируемого стрелочным указателем 10. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл С

А-А

фиг. 2

В-В