Учебный прибор по механике

 

Изобретение можно использовать при изучении ряда вопросов во всех разделах курса теоретической механики. Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем создания прибора, позволяющего проверять условие равенства моментов неравных сил, сопоставлять пути и скорости тела системы, проверять условие смены характера движения механической системы с двумя степенями свободы. Прибор снабжен линейными и круговым визирами , ступенчатым шкивом с тягами и грузами , заключенными в подвижный корпус, имеющий стопор шкива и фиксаторы корпуса . Между крышкой и корпусом выполнена щель, сквозь которую проходят связанные со шкивом и грузами тяги, а основание имеет направляющие блоки для тяг. 2 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 G 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622438/12 (22) 21.12.88 (46) 07.04,91. Бюл. М 13 (71) Марийский политехнический институт им. А.M.Ãoðüêoão (72) П.А,Фищенко, B.À.Ôåäîðîâ и В,Н.Орлов (53) 371.66(088.8) (56) Яблонский А.А, Курс теоретической механики. M.. 1962, с, 131 — 133. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Изобретение можно использовать при изучении ряда вопросов во всех разделах курса теоретической механики. Целью изобретения является расширение диапазона

Изобретение относится к учебным приборам по механике и предназначено для демонстрации законов движения или условий равновесия механической системы с одной или двумя степенями свободы.

Цель изобретения — расширение решаемых задач.

На фиг. 1 изображен учебный прибор, общий вид; на фиг. 2 — корпус без крышки со ступенчатым шкивом, вид сверху.

Стопор показан в положении "Выключено", т.е. когда выступы на шкиве не входят в зацепление со стопором и шкив может вращаться.

Прибор состоит из неподвижного основания 1, на котором установлен подвижный корпус 2 с крышкой 3, с вмонтированными в него ступенчатым шкивом 4, имеющим ось

5 вращения, в корпусе установлен стопор 6 шкива 4. На ступенях шкива 4 намотаны тяги,„,!Ж„„1640734 А1. решаемых задач путем создания прибора, позволяющего проверять условие равенства моментов неравных сил, сопоставлять пути и скорости тела системы, проверять условие смены характера движения механической системы с двумя степенями свободы.

Прибор снабжен линейными и круговым визирами, ступенчатым шкивом с тягами и грузами, заключенными в подвижный корпус, имеющий стопор шкива и фиксаторы корпуса. Между крышкой и корпусом выполнена щель, сквозь которую проходят связанные со шКивом и грузами тяги, а основание имеет направляющие блоки для тяг. 2 ил.

7, выходящие через щель между крышкой и корпусом, перекинутые через неподвижные блоки 8 и имеющие на концах грузы 9 и 10.

Основание имеет вертикальные 11 и горизонтальный 12, а дно корпуса имеет круговой 13 визиры. Основание имеет также отверстия 14 для фиксации корпуса путем вставки в них фиксаторов 15.

Прибор позволяет демонстрировать равенство моментов неравных сил при покое двухступенчатого ш кива 4 для различных грузов 9 и 10 при различных их положениях (тягу можно "протянуть" сквозь щель), т.е. при Tg . R =Т1о r, где Тд и Тю — натяжение тяг слева и справа от шкива 4 с подвешенными к ним грузами 9 и 10, а R u r — большой и малый радиусы шкива 4 соответственно, Для демонстрации этого устанавливают фиксаторы 15, включают стопор 6 и подвешиваюттакие грузы 9 и 10, чтобы отношение

1640734 их сил тяжести было обратно пропорционально отношению соответствующих радиусов (Pg/Ðio = г/R), При этом предлагаемый прибор позволяет внести в учебный процесс элементы проблемного обучения и вырабатывать у обучаемых навыки анализа и объяснения наблюдаемых явлений. Так, напомнив студентам аксиому о равенстве сил действия и противодействия, удается поставить их перед проблемой; почему при натяжении свободной тяги, находящейся в покое, на ее концах возникают одинаковые по величине силы, но при "прохождении сквозь" закрытый "волшебный" ящик (корпус 2) на концах получаются усилия разные, хотя обучаемые тоже наблюдают состояние покоя. Зная общие условия равновесия системы сил, студент самостоятельно рассуждает и догадывается о том, что хотя тягу и можно

"протянуть" сквозь корпус 2, все-таки она проходит сквозь этот "волшебный ящик" несвободно и тяга, по-видимому, крепится внутри прибора к какому-то телу так, чтобы относительно некоторой точки (или оси) сумма моментов сил была равной нулю и это тело оставалось в покое, Когда педагог снимает крышку 3, то студенты убеждаются в верности своего анализа: такое тело (шкив

4) действительно есть и действительно отношение неравных сил натяжений на концах тяги обратно пропорционально плечам сил (радиусом), а тяга, хотя и "проходит сквозь" корпус 2, на самом деле состоит из двух отдельных кусков, намотанных на разные ступени двухступенчатого шкива 4.

Предлагаемый прибор позволяет сопоставить скорости (пути) движения (раздел

"Кинематика" ) отдельных тел механической системы, Для этого выполняют указанное в предыдущем пункте, без выполнения равенства отношений, т.е, при Pg/Ð1о Ф r /R.

Предлагаемый прибор, при включенном стопоре 6 и убранных фиксаторах 15, позволяет продемонстрировать наличие второй степени свободы движения (скольжения по5 движного корпуса 2 по основанию 1), исключив при этом движение, соответствующее первой степени свободы (вращение двуступенчатого шкива вокруг своей оси 5).

Кроме того, предлагаемый прибор позво10 ляет проверить получаемое теоретическим путем условие Tg — Тю > Етр (где Етр- сила трения между корпусом 2 и основанием 1), когда предлагаемое устройство двигается как система с двумя степенями свободы (для изу15 чения подобных движений применяются уравнениями Лагранжа П рода).

Горизонтальный визир 12 указывает на положение корпуса 2 относительно основания 1, вертикальные визиры — на положение

20 грузов 9 и 10, а по круговому визиру отсчитывается угол поворота относительно оси 5 двуступенчатого шкива 4.

Формула изобретения .п5

Учебный прибор по механике, содержащий установленный на основании с возможностью поступательного перемещения корпус и расположенное в корпусе вращаю30 щееся тело, отл и ча ю щи и ся тем, что, с целью расширения диапазона решаеМых задач, он имеет связанную с корпусом с образованием щели крышку и установленный в корпусе стопор, взаимодействующий

35 с телом вращения, при этом последнее выполнено в виде ступенчатого шкива с намотанными на него одним концом гибкими тягами, несущими на свободных концах грузы, и выведенными на наружную поверх40 ность корпуса сквозь щели, при этом основание имеет блоки для гибких тя г и фик-. саторы для стопорения корпуса.

1640Т34

Рог. 2

Составитель P. Ужвий

Редактор С. Патрушева Техред M.Moðãåí Tàë Корректор О. Кравцова

Заказ 1018 Тираж 296 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101