Учебный прибор по механике

Учебный прибор по механике

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: демонстрация в учебном процессе при изучении курса теоретической механики позволяет показывать справедливость теоремы о трех непараллельных силах как для весомых, так и для невесовых стержней. Подвешивая к стержню в любом месте груз, масса которого значительно (более чем в 10 раз) меньше массы стержня, на.пример веревочку (фиг. 1), демонстрируют теорему о трех непараллельных силах в случае весомого стержня - первый опыт. Для демонстрации теоремы о трех непараллельных силах в случае невесомых стержней к стержню подвешивают в любом месте (например, в месте соединения стержней), т.е. к оси - второй опыт, или правее этой оси, - третий опыт, груз, масса которого значительно больше массы стержней . Во всех опытах вертикальная линия действия массы стержня или груза и линия действия реакций, направления которых показывают указатели, пересекаются согласно теореме о трех непараллельных силах в одной точке. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 09 8 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И Лата! аКОМ аВИДЕтИЛЬСтВ ф Д с ,фь >» (21) 4829437/12 (22) 28.05.90 (46) 30.06.92. Бюл. N 24 (71) Марийский политехнический институт им, А.М, Горького (72) Я.П, Романов, К,А. Косов, B.Ю. Канунников и А.Ю. Белгузов (53) 371.66 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1083221, кл. G 05 В 23/08, 1983. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Использование: демонстрация в учебном процессе при изучении курса теоретической механики позволяет показывать справедливость теоремы о трех непараллельных силах как для "весомых", так и для

"невесовых" стержней. Подвешивая к стерИзобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано при изучении теоремы о трех непараллельных силах в курсе теоретической механики.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей, На фиг.1 изображена схема учебного прибора при действии груза, вес которого намного меньше веса одного из стержней; на фиг.2 — схема учебного прибора при действии груза в месте соединения стержней (вес груза намного больше веса стержней); на фиг,3 — схема учебного прибора при действии груза не в месте соединения стержней (вес груза намного больше веса стержней); на фиг,4 —.разрез А — А на фиг.1.

Учебный прибор содержит опору в виде рамы 1, балку 2, один конец которой связан

„„ .Ж „„1744704 А1 жню в любом месте груз, масса которого значительно (более чем в 10 раз) меньше массы стержня, например веревочку (фиг.1), демонстрируют теорему о трех непараллельных силах в случае весомого стержня— первый опыт. Для демонстрации теоремы о трех непараллельных силах в случае "невесомых" стержней к стержню подвешивают в любом месте (например, в месте соединения стержней), т.е. к оси — второй опыт, или правее атой оси, — третий опыт, груз, масса которого значительно больше массы стержней. Во всех опытах вертикальная линия действия массы стержня или груза и линия действия реакций, направления которых показывают указатели, пересекаются согласно теореме о трех непараллельных силах в одной точке. 4 ил. с опорой (стойками 3, 4 рамы 1) шарнирным узлом, имеющим стрелочн ый указатель (указатель направления реакции) 5, оси 6 и 7. На оси 7 установлен указатель 5. Ось 7 закреплена неподвижно на стойках 3 и 4 рамы 1 таким образом, что совпадает с центром тяжести указателя 5, Центр тяжести указателя

5 должен совпадать с осью 7 для того, чтобы вес указателя 5 не изгибал балку 2 и не искажал работу прибора. Если вес оси б соизмерим с весом указателя 5, то при определении положения центра тяжести указателя 5 нужно учесть вес оси 6.

Ось б закреплена на конце балки 2 и соединяет указатель 5 с балкой 2. Свободный конец балки 2 связан с одним концом нити 8, Другой конец нити 8 с помощью отверстия 9 связан со стрелочным указателем (указателем направления реакции) 10.

1 (44704

55

Указатель 10 установлен на оси 11. Ось 11 закреплена неподвижно на стойках рамы 1 таким образом, что совпадает с центром тяжести указателя 10 (для того, чтобы вес указателя 10 не изгибал нить 8). Балка 2 состоит из двух пластин, закрепленных между собой осями 6, 12, 13, Оси 12 и 13 являются также средством для подвешивания грузов 14 и 15 к балке 2.

Прибор работает следующим образом, Для демонстрации теоремы о трех непараллельных силах в случае "весомого" стержня (балки) 2 к балке 2 подвешивают в любом месте груз, вес которого значительно (более, чем в 10 раз) меньше веса стержня

2, например, веревочку 14 (фиг.1). Под действием собственного веса стержень 2 работает на изгиб. Поэтому стержень 2 не расположен на одной прямой с указателем

5, т.е. реакция опоры "весомого" стержня 2 не направлена вдоль этого стержня. "Невесомый" стержень (нить) 8 работает только на растяжение и расположен поэтому на одной прямой с указателем 10, т.е. реакция опоры

"невесомого" стержня 8 направлена вдоль этого стержня, Как видно из первого опыта (фиг,1) на стержневую конструкцию действуют три непараллельные силы: вес стержня 2 (линия действия веса вертикальна и находится на середине С стержня), реакция опоры "невесомого" стержня 8, направленная вдоль этого стержня, реакция опоры "весомого" стержня 2, направленная не вдоль стержня

2. Однако линии действия этих сил пересекаются согласно теореме о трех непараллельных силах в одной точке. Вес стержня 8 и груза 14 значительно меньше веса стержня 2 — на результаты опыта не влияют.

Для демонстрации теоремы о трех непараллельных силах в случае "невесомых" стержней к стержню 2 подвешивают в любом месте (например, в месте соединения стержней 2 и 8, т.е, к оси 12 — второй опыт, или правее этой оси 12, т.е. к оси 13 — третий опыт) груз 15, вес которого значительно больше веса стержней 2 и 8 (фиг.2 и 3).

Из второго опыта видно, что реакция опор "невесомых" стержней 2 и 8 направле5 ны вдоль этих стержней и линии действия веса груза 15. Реакции опор стержней 2 и 8 пересекаются в месте крепления груза 15 к

"невесомым" стержням 2 и 8, т,е. согласно теореме о трех непараллельных силах пере10 секаются в одной точке.

В третьем опыте вес груза 14 прило>кен к стержню 2 не в месте соединения "невесомых" стержней 2 и 8, Поэтому стер>кень 2 работает как рычаг на изгиб и расположен

15 не на одной прямой с указателем 5, т.е. реакция опоры стержня 2 направлена не вдоль этого стержня. Однако линии действия сил пересекаются согласно теореме о трех непараллельных силах в одной точке.

20 Таким образом, прибор позволяет демонстрировать теорему о трех непараллел ьных силах как для "весомых", так и для

"невесомых" стержней, 25 Формула изобретения

Учебный прибор по механике, содержащий балку, один конец которой связан с опорой шарнирным узлом, имеющим две

30 оси, на одной из которых, закрепленной неподвижно, установлен указатель направления реакции, а другая ось закреплена на конце балки, при этом свободный конец балки связан с одним концом нити, а балка

35 имеет средство для подвешивания груза, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возмо>кностей, он имеет дополнительный стрелочный указатель, связанный со свободным концом

40 нити, и ось, связанную с опорой, при этом последняя выполнена в виде рамы, а оси, связывающие указатели направления реакции с опорой, неподвижно закреплены на стойках рамы так, что они совпадают с цен45 тром тяжести указателей.

1744704

Фиг. Л

1744704

Фиг.

ФиГ. ч

Составитель Я.Романов

Редактор И,Касарда Техред М,Моргентал Корректор М,Максимишинец

Заказ 2198 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101