Наглядное учебное пособие по теоретической механике Советский патент 1951 года по МПК G09B23/18 

Известны учебные наглядные пособия по теоретической механике для демонстрации произведения двух векторов, состоящие из экрана со шкалой, снабженного прорезью для изображения вектора, образуемого видимой через прорезь .поверхностью помещенного за экраном диска, перекатываемого по ынутренней поверхности вдвое большей окружности. В описываемом учебном наглядном пособии для повышения нагляд-. ности при демонстрации произведения векторов применена установл енная перпендикулярно к плоскости экрана пластеина с укрепленным в центре ее штифтом, на который свободно надеты две ловоротные стрелки и втулка со шкивом, соединенная при помощи передачи с кривошилом, передающим движение диску.

На фиг. 1 схематически изображен общий вид пособия; на фиг. 2 - соединение стрелок со штифтом и втулкой (частично в разрезе); на фиг. 3 - экран с прорезью, общий вид; на фиг. 4 - схема передачи от штифта со стрелками к л.иску.

Учебное пособие включает в себя укрепленный на стойке 1 экран 2 с прорезью 3 и установленной перпендикулярно к плоскости пластиной 4, в центре которой помещен штифт 5.

На штифт 5 свободно надеты стрелки 6, представляющие собой векторы-сомножители. Видимый в прорези экрана вектор 7 изображает произведение векторов 6.

Вся система может поворачиваться в вертикальной плоскости с помощью установочного вмнта 8.

Обе стрелки 6 могут вращаться вокруг неподвижного штифта 5 (фиг. 2). Нижняя стрелка вращается вокруг прилива 9 к цилиндрической втулке 10, насаженной с возможностью вращения на щтифт 5. Со штифтом 5 жестко соединен диск //, имеющий вырез 12. Основание штифта окаймляет кольцо /5, также имеющее вырез 14. Вырез 15 сделан также и на втулке 10.

В начальном положении стрелки 6 совпадают, т. е. располагаются одна над другой; при этом все три выреза 12, 14 и 15 находятся в одной плоскостиВ этом положении ножевидные отростки 16, имеющиеся «а стрелках, входят в вырезы 12 и 14 соответст1венно. Так как при этом оба век№.91983-2тора 5 коллинеарны, то их.векторное произведение равно нулю, вследствие чего вейт-сф . l)i отсутствует.

Для того,, л урбы:.1показать свойства произведения двух векторов при различных углах между ними, приводят модель в действие легким нажат.ием «а ту ил1 иную стрелку (верхнюю-вниз, нижнюю-вверх); при этом соответствующий отросток 16 (фиг. 2) выходит из выреза 12 (или 14) и другой стороной заходит в вырез /5; затем поворачивают стрелку в нужную сторону на тот или И1ной уголПри этом, вследствие осуществившегося.,сцепления стрелки и втулки 10, последняя также будет поворачиваться, передавая свое движение с помощью шкива 17 механизму, управляющему переменным вектором 7. При этом, если введена в действие какая-либо стрелка, то до ее возвращения в исходное положение другая стрелка не может быть выведена из начального состояния, а также не может быть нарушен контакт между нею и втулкой 10.

Результирующий (переменный) вектор 7 (фиг. 1) образуется в прорези экрана 2.

За экраном 2 помещен диск 18, перекатываемый по внутренней поверхности окружности вдвое большего радиуса и окрашенный в яркий цвет. При перекатывании этого диска без скольжекия по внутренней поверхности окружности, вдвое большего радиуса, через прорезь экраиа будет проступать окрашенный элемент аб (фиг- 3), дли-на которого будет изменяться в зав-исимости от угла оаб по гармоническому закону, так же, как и модуль воспроизводимого вектора.

Для усиления впечатления переменного вектора в точке б диска помещена поворачнвающаяся на цапфе пластина ромбической формы, окращенная в тот же цвет, что и подвижной диск. В таком случае, острие пластины, обращенное в данный момент к центру неподвижного круга будет сливаться с окращенным элементом диска, видимым через прорезь, что и усилит впечатление переменного вектора, увенчанного на конце нормально ориентированным острием.

Поворот той или иной стрелки передается с помощью щкива 17 (фиг. 2.) ;и гибкой связиШкиву 19 (фиг- 4), сидящему на оси рукоятки 20, которая приводит в движение окращенный диск 18, перекатывающийся за счет фрикционного или зубчатого сцепления по внутренней новерх;ности кольца 21.

Прибор устанавливается таким образом, что при совпадении перемножаемых векторов, т. е. стрелок 6, воспроизводящ-ий диск располагается так, что радиус оа (фиг. 3) должен быть перпендикулярным к прорези в экране, .причем сам диск помещается справа или слева от нее в зависимости от того, к какой системе координат (правой или левой) желательно отнести рассматриваемую операцию.

Для удобства пользования моделью на плоскости пластины 4 может быть вокруг стрелок 6 нанесена градусная шкала; это даст возможность сразу установить или прочитать угол между перемножаемыми век1ора,миНа плоскости экрана 2 может быть помещена вдоль переменного вектора 7 линейная щкала для отсчета значений модуля вектора в зависимости от угла между сомножителями.

Предмет изобретения

1. Учебное наглядное пособие по теоретической механике для демонстрации произведения двух векторов, состоящее из экрана со шкалой, снабженного прорезью для изображения вектора, образуемого .видимой через прорезь поверхностью помещенного за экраном диска, перекатьь

ваемого по внутренней поверхности вдвое большей окружности, отличающееся тем, что в нем применена установленная перпендикулярно к плоскости экрана пластина с укрепленным в центре ее штифтом, н которой свободно надеты две поворотные стрелки и втулка со шкивоц, соединенная при помощи передачи с кривошипом, передающим движение диску2. Форма выполнения учебного наглядного пособия по п. 1, отличающаяся тем, что стрелки снабжены отростком, взаимодействующим в стационарном положении стрелки с прорезью упора, а при повороте стрелки - с соответствующей прорезью 3 корпусе поворотной втулки.

Фиг.

Фиг ч