Учебный прибор по механике для наглядной демонстрации величины и направления реакции поверхности Советский патент 1950 года по МПК G09B23/06 

Известны приборы, предназначенные для демонстрации направления и величины сил давления опорной поверхпостп на тело, выполненные в виде трех пружинных элементов.

Предлагаемый прибор разрешает демонстрацию не только величины и направления реакции опоры, но и угла трения, что достигается благодаря применению плоской подвешенной на пружинах плиты с угловой шкалой и поворотной стрелкой и системы блоков, служащих для перемеш:епия с помощью нити груза по плоской плите.

На чертеже изображен общий вид прибора.

К поперечинам / двух вертикальных стоек 2, при помощи пр3жин 3 одинаковой длины и упругости, подвешена горизонтальная плита 4. Горизонтальность положения плиты достигается регулировочргыми болтами 5 с проушинами, в которые продеты пружины. В середине передней боковой грани площадки укреплена свободно вращающаяся на оси 6 стрелка 7, расположенная в центре помещенного на той же грани угломера 8. Впереди площадки расположена вертикальная стойка 9, несущая горизонтальный шарнир W. Основание // стойки 9 и.меет возможность несколько перемещаться, параллельно передней грани площади. Высота стойки также может регулироваться. Для удобства приложения к телу, постепенно возрастающего усилия на одной из вертикальных стоек прибора устанавливаются блок 12 и ворот 13, при помощи хомутиков 14 с зажимами.

Для демонстрации реакции поверхности закрепляют на горизонтальной плите 4 пару брусков 15 и устанавливают вертикальную стойку таким образом, чтобы центр шарнира 10 точно совпадал с центром стрелки 7. Стрелка 7 должна при этом HiVieTb возможность свободно вращаться. Если положить на середину установленных на бру№ 82838 2 -сков какое-либо тяжелое тело 16, то плита несколько опустится, растянув связанные с ней нружины таким образом, что действие силы тяжести тела ура-вновешивается упругостью пружин.

Прорезь закрепленного на неизменной высоте горизонтального шарнира 10 заставит стрелку принять вертикальное положение, соответствующее направленной в этом случае по нормали реакции горизонтальной поверхности. Величина вертикального неремещения нлиты будет пропорциональна величине давления тела на поверхпость, а следовательно, и величине ее реакции.

Сдвигая тело вдоль плиты, иоследняя будет получать горизонтальное перемеихение в направлении действующей силы. Это перемещение будет продолжаться до тех пор, пока упругость пружипы не окажется больше силы сцепления (трения) между брусками и телом. Прорезь щарнира 10 заставит при этом стрелку 7 отклониться от нормали в сторону, противоположную движению плиты, т. е. в сторону оьил трения. Горизонтальная составляющая смещения центра стрелки будет пропорциональна величине силы трения. Максимальное значение i-оризонтального смещения будет соответствовать максимальпои величине силы трения. Масштаб горизонтального и вертикального смепгений центра стрелки 7 будет всегда одинаковым, так же, как и горизонтальное и вертикальное усилия, приложепные к плите, уравповещиваются упругостью одних и тех же пружин.

Если, не изменяя рода трущихся иоверхностей, изменить вес тела, то соответственно изменятся величины как горизонтального, так и вертикального перемещений плиты, оставаясь по-прежнему пропорциональными нормальной и касательной составляющим реакции поверхности. Изменится лишь расстояние между центрами стрелки 7 и щаринра 10, направление, же стрелки будет неизменным. Если изменить род поверхности, закрепив на плите пару других брусьев и вновь установив центр шарнира 10 против центра стрелки 7, или изменить род лежащего па брусках тела, то пропорционально изменению сцепления (трения) между брусками и телом изменится. При приложении к телу горизонтального усилия, изменится и относительная величииа максимального горизонтального смещения плиты, следовательно, и максимальный угол отклонения от нормали стрелки, изображающей иаг.равление реакции поверхности, оставаясь по-прежнему неизменным при изменении веса тела. Направление стрелки прибора всегда будет совпадать с нанравлением реакции поверхности также, как расстояние от стрелки 7 до центра шарнира 10 всегда, в определенном масштабе будет соответствовать величине этой реакции.

Предмет изобретения

Учебный прибор по механике для наглядной демонстрации величины и направления реакции поверхности, отличающйся тем, что подвешенная при помощи пружин к двум стойкам плоская плита снабжена угловой шкалой и новоротной стрелкой, взаимодействующей с направляющим шарниром, причем, с целью демонстрации и измерения угла трения, на одной из стоек укреплена система блоков, служашая для перемещения при пог.5ощи нити груза но плоской плите.