Прибор для демонстрации гироскопического эффекта

Прибор для демонстрации гироскопического эффекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!91 (1! !

А1 (5(! 4 С 09 В 23/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2.1 ) 4112425/31-12 (22) 16.06,86 (46) 23,10.88. Бюл. к- 39 (72) Д.Д.Добровольский, В.M.Мальцев, А.И.Иванов и А.Г.Гончаров (53) 371.66(088.8) (56) Кортнев А.В., Рублев 10,В., Куценко А.Н. Практикум по физике.

М., 1963, с. 93-94. (54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА (5.7} Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям по теоретической механике. Цель изобретения — повышение наглядности демонстрации гироскопического эффекта. Прибор содержит стойку 1, в которую с возможностью вращения вставлен шток 2. На конце штока в вилке 5 закреплен с возможностью качания кожух 6 с штангой 7.

Внутри кожуха 6 расположен электродвигатель 8. На штанге 7 закреплен передвижной противовес 14. Прибор содержит также электромагнит l6, подключенный к источнику питания 23 через реле времени 21, Линия хода сердечника 17 электромагнита 16 совпадает с линией штанги 7 в ее уравновешенном горизонтальном положении, а торец штанги 7 находится в механическом контакте с торцом сердечника 17 обесточенного электромагнита 16. Цель изобретения достигается тем, что в приборе обеспечена наглядность на" правления действия силы, удерживающей штангу неуравновешенного гироскопа.

1 ил.

1432589

Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям па теоретической механике и может быть использовано для демонстрации гироскопического эф- фекта и получения его количественной оценки.

Цель изобретения — повышение наглядности.

На чертеже показан предлагаемый 10 прибор, Прибор для демонстрации гироскопического эффекта содержит диэлектрическую стойку 1, в которую с возможностью вращения вставлен шток 2. Чтобы 15 уменьшить трение при вращении штока 2, которое ухудшает качество гироскопи-. ческого эффекта, шток 2 посажен в шариковые подшипники, впрессованные в стойку: один подшипник 3 в верхней части стойки, а другой — в нижней ее части у основания 4. Разнос подшипников по высоте стойки 1 уменьшает угловой люфт штока 2 при воздействии на него бокового усилия. На конце штока 25

2 закреплена вилка 5, в пазу которой с вазможностью качания в плоскости, проходящей через ось штока закреплен кожух 6 са штангой 7, скрепленной с кожухом. Внутри кожуха 6 расположен 30 электродвигатель 8. Провода питания электродвигателя через отверстие внизу кожуха 6 и через внутренность по-. лого штока 2 подведены к контактным кольцам 9 и далее с помощью пружинящих контактов 10 подключены к источнику 11 питания через выключатель 12.

На штанге 7 с помощью винта 13 закреплен передвижной противовес 14;

На регулируемой по высоте подставке 15 закреплен электромагнит iá, конец сердечнчка 17 которого жестко скреплен внутри каркаса 18 катушки электромагнита с концом пружины 19. 4

Другим концом пружина 19.упирается в упор 20 и скреплена с ним. Обмотка электромагнита 16 через реле 21 времени подключена к последовательно соединенным выключателю 22 и источнику

23 питания электромагнита. Рукоятки выключателей 12 и 22 механически спарены посредством перемычки 24. Сердечник электромагнита подпружинен и имеет линию хода, совпадающую .с гори- 5 зонтальным положением штанги. Прибор имеет также средство для механического сцепления торца свободного конца штанги с торцом сердечника.

Механический контакт торца штанги

7 и торца сердечника 17 электромагнита обеспечивается в одном варианте силой пружины 19 а в другом варианте при недеформированной пружине 19 пазовым соединением, например кону- . сом, являющимся торцом сердечника 17„ заходящим в коническое углубление, являющееся торцом штанги 7.

Первый вариант торцового соедине-ния конструктивной более прост, но требует более мощный электромагнит, так как при включении электромагнита

16 потребуется преодолевать силу уже частично сжатой пружины 19. Второй вариант торцового соединения сложнее, на может быть использован существенно более слабый электромагнит 16, так как пружина 19 недеформирована (не сжата) и преодолеть сопротивление ее упругости при втягивании сердечника в каркас 18 катушки электромагнита

16 значительно легче, удержание же штанги 7 сердечником 17 обесточенного электромагнита 16 осуществляется не за счет упругости пружины 19, а за счет захождения выпуклого фигурного торца сердечника в вогнутый фигурный торец штанги.

Прибор для демонстрации гироскопи-, ческого эффекта работает следующим образом.

Чтобы продемонстрировать прецессию оси гироскопа пад действием момента силы тяжести противовес 14 перемещают, например, вправо по штанге 7 и закрепляют винтом 13. Затем сердечник 17 обесточенного электромагнита 16 принудительно задвигают внутрь каркаса 18, преодолевая, сопротивление упругости пружины 19.

Штанга 7 с противовесом 14 наклоняется при этом вниз, чем и демонстрируется влияние момента силы тяжести гироскопа при выключенном электродвигателе 8, т.е. при отсутствии вращения диска (ротора электродвигателя) гироскопа. Затем штангу 7 ваззращают в исходное горизонтальное положение; удерживать сердечник 17 в каркасе 18 катушки электромагнита прекращают, и сердечник 17 своим торцом, выдвинувшись из каркаса 18 под действием пружины 19, вступает .в механический контакт с торцом штанги 7, фиксируя ее положение °

Затем приступают непосредственна к демонстрации прецессии аси неурав1432589 новешенного гироскопа под действием момента силы тяжести. Включают цепь ность повторяемости опытов

Формула изобретения конца штанги с торцом сердечника ° опыт.

Составитель P.Óæâèé

Редактор В.Петраш ТехредП.Олийнык Корректор И.Васильева

Заказ 5448/45 Тираж 459

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 питания электродвигателя, но так как ручка включения механически связана перемычкой 24 с ручкой выключателя 22, то замкнутой оказывается и цепь питания электромагнита от источника 23.

Поскольку электропитание на обмотку электромагнита поступает через реле 10

21 времени, то электромагнит 16 включается только после полного разгона электродвигателя 8, когда скорость вращения его становится равномерной.

Время разгона электродвигателей порядка 2-5 мин, поэтому необходимо использовать реле времени с соответствующей временной задержкой коммутации.

В результате срабатывания электро- 20 магнита 16 сердечник 17 втягивается в.каркас 18 катушки электромагнита, преодолевая сопротивление пружины 19.

Штанга 7 освобождается при этом от удерживающей ее силы и начинает рав номерно вращаться в горизонтальной плоскости относительно стойки 1. Направление вращения штанги 7 зависит от направления вращения ротора электродвигателя 8 и определяется по известному правилу определения направления прецессии.

Наглядность обеспечивается тем, что в приборе четко усматривается направление удерживающей ось гироскопа (штангу) силы до разгона гироскопа (ротора электродвигателя), и также четко усматривается направление снятия этой удерживающей силы. Причем, поскольку направление действия этой 40 силы лежит на оси гироскопа (линия хода сердечника совпадает с линией штанги, т.е. с осью гироскопа), не возникает никаких неверных представлений о направлении прецессии оси гироскопа под действием какой-либо боковой силы, например в результате подталкивания рукой демонстрирующего

Обучающийся видит, что сердечник, удерживающий штангу, отводится четко по линии оси гироскопа, и значит, прецессия оси неуравновешенного гироскопа в горизонтальной плоскости связана не с боковым усилием, прикладываемым к оси гироскопа, а связана с действием момента силы тяжести гироскопа при вращении его диска (ротора электродвигателя). При использовании предлагаемого прибора обучающиеся четко видят, что движение конца оси гироскопа происходит не в направлении силы тяжести гироскопа, а в направлении момента силы тяжести, т.е. демонстрация гироскопического эффекта с помощью предлагаемого прибора достаточно наглядна.

Кроме того, использование данного прибора для количественных исследований свойств гироскопа эффективно, так как ввиду автоматической выдержки одинакового времени разгона электродвигателя, осуществляемого с помощью реле времени при повторении опытов и одинаковости действия снятия удерживающей штангу силы с помощью электромагнита обеспечена высокая стабильПрибор для демонстрации гироскопического эффекта, содержащий установленный в стойке с возможностью вращения шток с вилкой, в которой закреплен кожух, электродвигатель, установленный в кожухе, и консольно связанную с кожухом штангу с противовесом, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядност:i, он имеет установленный на дополнительной стойке электромагнит, сердечник которого подпружинен и имеет линию хода, совпадающую с горизонтальным положением штанги, и средство для механического сцепления торца свободного