(S) ПРИБОР для ДЕМОНСТРАЦИИ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
1 .
Изобретение относится к механике и физике, так как при сложном вра1да| тельном дви хении тела (при особых условиях) возникают центростремитель ные силы, которые, воздействуя на массу тела, создают преобразование вращательного движения тела в поступательное его движение.
Известен прибор для демонстрации законов вращательного движения, содержащий штангу, связанную с приводным механизмом, установленный на ней полый стержень и тело, связанное с динамометром тросом, проходящим через полый стержень L П.
Однако прибор недостаточно, наглядно позволяет демонстрировать законы вращательного движения.
Целью изобретения является повышение наглядности.
Поставленная цель достигается тем, что прибор для демонстрации законов вращательного движения, содержащий штангу, связанную с приводным механизмом, установленный на ней полый стержень и тело, связанноеХс динамометром тросом, проходящим через полый стержень, имеет также механизмы для приведения тела 8 сложное планетарное движение, штанга выполнена из нескольких частей, при этом соседние концы одной из крайних частей и средней части несут диски с фикса,Q торами, другая крайняя часть связана со средней шарнирнр, а тело свободно установтюно на полом стержне..
На фиг. 1 изображен прибор, продольный разрез; на фиг. 2 - кинема15 тическая схема устройства, когда плоскость вращающейся массы образует угол +оС в центростремительной зоне; на фиг. 3 - то же, когда плоскость враг щающейся массы образует угол +«.
20 в центробежной зоне; на фиг. Ц - то же., когда плоскость вращающейся массы образует угол t-d в центростремительной зоне; на фиг. 5 то же, когда плоскость вращающейся массы 9 образ-ует угол +ot в центробежной зоне. Прибор для демонстрации законов вращательного движения.состоит из уголков 1, приваренных к швеллеру 2. К швеллеру 2 крепятся подшипниковые втулки 3 и с подшипниками 5 и 6, в которых находится вал 7 с прокладкой 8, на барабане 9 посредством вин та 10 закреплен конец приводного механизма 11, в виде тросика. Барабан крепится к валу 7 гайками 12 и связан со штангой 13 закрепленной в верхней части вала 7 посредством бол тов 14. Штанга 13 выполнена составно и имеет две крайние части 15, 16 и среднюю часть.17- Соседние концы крайней части 15 и средней 17 несут диски 18, 19 с фиксаторами 20. Другая крайняя часть 16 связана со средней частью 17.посредством шарнира 21. Средняя часть 17 штанги 13 не сет кольца 22 и диски 23 и 24. Между средней частью 17 и дисками 23 и 24 размещена пластина 25, а ниже части 17 пластина 2б, в которой размещен шарнир 21. В части 16 штанги 13 со сторон А и Б просверлено ciiCBO3Hoe отверстие с резьбой, в которые ввинчены болты 27 Болты 27, при ослаблении части 17 и 16штанги 13 кольца 22 и отрезки дисков 23 и 24 с шарниром 21 образую продольный шарнир, в котором часть 16 (по стрелке детали 21) может двигаться в пределах 0-240 . На лицевой стороне отрезков диска 23 и 24 {со стороны Б по сечению) крепится отрезок транспортирной шкалы для определения угла поворота части 16 относительно части 17 с фиксацией болтами 27. Для определения угла поворота между дисками 18 и 19 к шлицевой сто роне диска 18 также крепится отрезок .транспортной шкалы. На крайней части 16 штанги 13 вви чен полый стержень 28, на резьбе которого находится контурная гайка 29, прокладка 30 и деталь 31 В окне детали 31 установлен, валик 32 со шкивом 33, на котором имеется канавка с тросиком 34. С верхней стороны (контурной гайки 29) и на полом валу 28 находится барабан 35 с подшипниковой обоймой 36 и 37, с шариками 38 и 39. В барабане 35 винтом 40 закреплен механизм в виде тросика 41 для приведения во 4 вращательное движение тела 2, в которое впрессована обойма 43. На полом валу 28 находится деталь. k, впрессованная в стакан 45. В отверстиях верхней части стакана 5 проходят направляющие стойки 6, которые впрессованы в вал 28. В сквозном отверстии стакана kS ввинчены винты 47 для фиксации тросика 34 в стакане 45К крайней части 16 штанги 13 приварена стойка 48, а к детали 31 планка 49. Винтами 50 и 51 динамометр 52 со шкалой 53 и указателем 54 крепится к детали 48 и 49. Винтом 55 пружина 5б крепится к стойке 48. Второй стрроной пружина 5б крепится к втулке 57, на которой укреплен ползунок 58 и тросик 34. С левой стороны швеллера 2 установлен пружинный фиксатор 59 с валиком 6р и пружиной 61. К корпусу фиксатора 59 приварен отрезок трубки . 62 с валиком 63 и шкивом 64, на KOTOV ром имеется канавка с тросиком 65. Раздвижным разъемом (см. фиг.2, З) регулируют соотношение простых радиальных размеров R-j и R2, чтобы Rg (0,05 - 0,1)R , где R - радиальное расстояние, наружной части диска 42 к оси вращения вала 7; R2 - радиус диска 42. В продольном шарнире (с шарниром 21) в вертикальной плоскости крайнюю часть 16 поворачивают относительно средней части 17 на некоторый угол +о6(по градусной шкале, со стороны А сечения) вниз с жесткой фиксацией поворота болтами 27. Поперечный шарнир, как и на фиг. 1, остается без изменения. Продольный шарнир (с шарниром 21) (см. фиг. 4 и 5) остается без изменений, как и на фиг. 1. В поперечном шарнире поворачивают диск 18 относительно диска 19 с ослаблением фиксаторов 20 на некоторый угол +oto с жесткой фиксацией угла поворота (по градусной шкале) фиксаторами 20. Перед включением прибора в работу натяжением тросика б5 (вниз) проверяют освобождение штанги 13 от двухсторонней фиксации валиком 60, в голову которой впрессован тросик 65, а в хвостовике сделана щель для входа ребра штанги 13. Затем, натяжением тросика 11, проверяют вращение прибора в направлении Ы., вокруг оси ва ла 7Без натяжения тросика 63 валиком 60 производят фиксацию штанги 13. . Приложением определенного тягово усилия к стакану 5 производят градуировку шкалы 53 динамометра 52 дл определения работы центростремитель ных сил которые возникают при рабо согласно фиг. 2 или k, когда происходит преобразование вращательного движения тела 2 в его поступательн движение вверх, вдоль полого стержня 28. На барабане 35 винтом Q слегка закрепляется стальной тросик 41 и производится его намотка на барабан против часовой стрелки (со сторонытела k2) для получения в нем и барабане 35 центростремительных сил, развивающих тяговое (Fu,c) усилие вверх, вдоль полого стержня 28 - по фиг. 2 и и; по часовой стрелке - для получения (в теле 2 и барабана 35) центробежных сил (Рц) по фиг. 3 и 5 В одной плоскости с телом 42 на .некотором расстоянии ()) от при бора устанавливают сторонний электродвигатель с редуктором и барабаном (на фиг. 1 не показан, возможно ручное управление) для смотки т|х)сика 41 с бйрабана 35 за определенный интервал времени с определенным (дозированным) усилием, для передачи, телу 42 и барабану 35 определенного вращающего момента. Перед включением прибора в работу производится заготовка таблиц по опр делению зависимости . а) f(+oL) Fj f(4-olo) где Р. - тяговое усилие, которое ра вивает тело 42 и барабан 35 при работе устройства, когда +о1 0°; 5°; Ю... 0°; 5;. 10°... Из таблиц определяют максимальные значения , при определенной величине +cf{j, поэтому проводится уточнение величин этих углов с значениями: +1°; 2°; 4 вблизи знаетчения оптимальной величины i „. тпах , m , / б) (UJ2) при to 1 const при ijo const f при „ . / 2 ч определенной анее (п.в.а.) величина + «эСили +о(,где u}(- угловая скорость вала 7 вокруг своей оси, ПРи импульсном действии силы F 11, при, сматывании тросика 11 с барабана 9 угловая скорость тела 42 и бара бана 35 вокруг оси полого стержня 28, при импульсном действии силы F tl, при сматывании тросика k с барабана 35Прибор работает следующим образом. При повороте, например, крайней , части 16 от средней марти 17 на -fot 5° (с фиксацией) (см. фиг. 2) включает(й сторонний электродвигатель (на фиг. 1 не показан) с редуктором, на валу которого закреплен тросик tl. При сматывании тросика 1 с барабана 35 в направлении w передается определенный вращающий момент телу 2 и барабану 35. По окончании передами вращающего момента телу 2 и барабану 35 натяжением тросика б5 снимают фиксацию штанги 13, включают второй сторонний электродвигатель (на фиг. 1 не показан, возможно ручное управление) с редуктором, который сматывает тросик 11 с барабана 9 дпя передачи телу 42 и барабану 35 определенного (дозированного) сложного вращательного движения,(uj и Ы2противопс ложны), когда в теле 42 и в барабане 35 возникают центростремительные силы, создающие определенное тяговое усилие максимальная величина которого (например, при -f с6 5) опреде.ляется указателем 54 динамометра 52 по шкале 53. Показание указателя 54 динамометра 52 заносится в таблицу, а указатель 54 возвращается (от руки) в исходное (начальное) положение. i На фиг. 3 изображена передача вращающего момента телу 42 и барабану 35 от стороннего электродвигателя, которая производится при сметываниитросика 41 с барабана 35 в направленииЧи21 когда направления вращательных движений ш и 012 совп.адают при работе в теле 42 и барабане 35 центробежных сил. При повороте диска 19 (см. фиг.4) относительно диска 18 в поперечном шарнине на +dL 5 (с фиксацией) включается сторонний электродвигатель с редуктором (на фиг. 1 не показан), на валу которого закрепляetcя тросик 41 для сматывания в направлении ы1и передачи определенного вращающего момента барабану 35 и телу 42. Затем снимается фиксация ; штанги 13, включается второй сторонний электродвигатель (на фиг. 1 не показан) с редуктором, на котором 79 закреплен сматыванщий тросик 11 барабана 9 для создания центростремительных сил в барабане 3 и теле k2 при преобразовании их вращательного движения в поступательное вдоль вала 28. Показания указателя Б заносятся в таблицу, указатель возвращается в начальное положение. На фиг. 5 изображено то же, что и на фиг. 4, но передача вращающего момента ба|эабана 35 и телу 2 производится при сматывании тросика t1 в направлении . когда работают центробежные силы fv-g для которых безразлична величина инерционного угла атаки -boLcr Наблюдения за работой установки по фиг. 3 и 5 производятся для сравнения данных работьь установки по фиг.. 2 и t с наглядностью работы центробежных или центростремительных сил. Кроме того, определение установоч ных параметров вращающих масс в цент ростремитеЛьной зоне при определенны (оптимальных) значениях +ot или с соотношением ы и Ы2 позволит произвести качественное проектирование движителя. На приборе (см. фиг. 1) возможно проведение исследовательских работ с сложно вращаю1Цимся телом (тело 2 и барабан 35) по изучению (см.фиг. 2 и k} чередования центростремительных сил центробежными или -центробежных центростремительными, при радиально изменении величины R с помощью регу |лировки установки штанги 13 в раздвижном разъеме. Прибором, согласно фиг. 1, не предусматривается проведение исследовательских работ по изменению направления движения вращающейся массы : : рдоль полого стержня 28 (вниз) при преобразовании сложного вращательного движения массы (детали 35 и 42) в поступательное движение с целью упрощения конструктивного выполнения прибора. На фиг. .1 вал 7 и подшипники 5 и 6 выбраны для работы прибора при ручном управлении. Формула изобретения Прибор для демонстрации законов вращательного движения, содержащий штангу, связанную с приводным механизмом, установленный на ней полый стержень и , связанное с динамометром тросом, проходящим через полый стержень,отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности, он имеет механизмы для привел дения тела в сложное планетарное движение, штанга выполнена из нескольких частей, при этом соседние концы одной из крайних частей и средней части несут диски с фиксаторами, другая крайняя часть связана со средней шарнирно, а тело свободно установлено на полом стержне. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № I600if5, кл. G 09 В 23/08, 196.
V 13 п -- -0-Х,
г
А, . - Уиг.
:гГА
.v
