Прибор для демонстрации центробежных сил инерции

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(72) Авторы изобретен А. ванов, И. Н. Кузнец 71 Заявит ЕЖНЪХ ДЕМОНСТРАЦИИ ЦЕСИЛ ИНЕРЦИИ 54) ПРИБО НалагаемподвижПрв подшги, нарычагачагови нижличные ражено пред; на фиг, 2- з, разрез.на котором 2 центрифуЧ-образных е концы ры, Верхний 3 имеют разрибор также Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и может быть использовано для демонстрации центробежных сил инерции и сил Кориолиса в высших и средних специальных учебных заведениях.5По основному авт, св.830508 известен прибор, используемый преимущественно для демонстрации центробежных сил инерции. Этот прибор выполнен в виде центрифуги с вертикальным валом, закрепленными на валу Ч-образными рычагами, свободные концы которых соединены вертикальными планками, при этом рычаги имеют продольные бортики и различный угол между плечами.На продольных бортиках Ч-образных рычагов установлены подвижные грузы, каждый из которых выполнен в виде цилиндра с кольцевым желобом. Для вращения центрифуги на общем основании прибора установлен привод 1.Однако указанный прибор не позволяет наглядно демонстировать действие сил Кориолиса.Целью изобретения является расширение диапазона решаемых задач путем обес. л моной" .тЮт-,Ф:,;. 9 печения возможности нагляднои демонстрации действия сил Кориолиса.Эта цель достигается тем, что, в приборе, содержащем привод, центрифугу с вертикальным валом, закрепленными на вал- Г-образными рычагами, свободные концы которых соединены вертикальными планками, при этом рычаги имеют продольные бортики и. различный угол между плечами, а на продольных бортиках Ч-образных рычагов установлены подвижные грузы, каждый из которых выполнен в виде цилиндра с кольцевым желобом, каждый подвижный груз имеет полость и свободно установленный в ней дополнительный груз с индикатором его положения. фиг. 1 схематически изоб ое устройство, общий вид ный цилиндрический гру ибор имеет основание 1, ипниках установлен вал валу 2 закреплены два 3 с бортиками, свободнь 3 соединены с планками ний Ч-образные рычагиуглы между плечами. Псодержит привод 5 вращения центрифуги иподвижные грузы 6, выполненные в видецилиндра с кольцевыми желобами для установки на бортиках рычагов 3.Внутри каждого груза 6 в центральнойчасти выполнена полость 7, в которую помещен дополнительный груз 8 со свободойперемещения вдоль оси цилиндрическогогруза 6, Перемещение дополнительного груза 8 относительно центра груза 6 передается индикаторам, которые могут бытьвыполнены электрическими, механическимиит. и.Одна из конкретных реализаций индикатора представлена на фиг. 2,В центре цилиндрического груза 6 выполнено сквозное отверстие 9 на всю его 1высоту, в которое помещены стержни 1 Ос манжетами 11,Стержни0 получают движение при воздействии на них дополнительного груза 8,сила давления которого направлена вдольоси цилиндрического груза 6 и перемещаются в отверстии 9 прямолинейно. Концыстержней 10 являются индикаторами перемещения дополнительного груза 8 относительно центра цилиндрического груза 6.При взаимодеЙствии дополнительного груза 8 с одним из стержней 10 на последнем создается тормозной момент вследствиетрения между манжетами 11 и стенками отверстия 9.Г 1 ри вращении рычагов 3 на подвижныецилиндрические грузы 6 действуют две силы: центробежная сила инерции и сила тяжести,Грузы находятся в равновесии при выполнении условия (пренебрегая трением)равенства этих сил, при этом они занимаютстационарное положение на рычагах 3, аскорость вращения центрифуги равна какой-либо величине 4.Если скорость вращения центрифуги мизменится, то при м с , грузы будут перемещаеться вниз по рычагу 3, а при 40ьГ ) гго - вверх по,рычагу 3,Одновременно с демонстрацией центро.бежных сил инерции прибор позволяет демонстрировать величину и направление поворотного ускорения, Для этого ставятгрузы 6 вначале только на рычаги 3 с большим углом между плечами, а стержни 10устанавливают заподлицо с торцами оснований грузов 6. Приводят во вращение Ч-образные рычаги 3 с грузами 6 с некоторойугловои скоростью ы, включив для этогопривод 5.При исьт; центробежные силы инерциидействуют на подвижные 6 и дополнительные грузы 8 в одном и том же направлении и дополнительные грузы 8 находятся в центрах цилиндрических грузов б,При достижении Ч-образными рычагагами 3 угловой скорости с,У ст 0 грузы 6 начнут перемещаться вверх по желобу с некоторой относительной скоростью Ъ. В силу присущей массе дополнительных грузов 8 инерции, стремясь сохранить свое прежнее направление движения, они начнут перемешаться внутри полости 7 вдоль оси цилиндрического груза 6, надавливая на соответствующие штыри 10. Концы последних выходят из цилиндрических грузов 6, демонстрируя величину и направление поворотного ускорения. Затем изменяют направление вращения рычагов 3. В этом случае сразу же изменяется направление поворотного ускорения дополнительных грузов 8,и поэтому происходит изменение направления перемещения дополнительных грузов 8 внутри подвижных грузов 6, а также и направление выхода штырей 10.Ускорение Кориолиса отсутствует в том случае, когда вектор относительной скорости направлен параллельно оси переносного вращения (к= О, ас= 180, где с - угол между валом 2 и рычагом 3).Для демонстрации зависимости Кориолисова ускорения от величины угла между векторами относительной скорости Ч и вектором угловой скорости сг переносного движения грузы 6 устанавливают на рычаги 3 с меньшим углом между плечами. В этом случае положение дополнительных грузов 8 в большей степени порождается действием центробежных сил, и стержни 1 О выходят из торцов грузов 6 на меньшую величину.Изобретение позволяет расширить диапазон решаемых задач путем обеспечения .возможности демонстрации действия сил Кориолиса.Формула изобретенияПрибор для демонстрации центробежных сил инерции по авт. св.830508, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем обеспечения возможности демонстрации действия сил Кориолиса, каждый подвижный груз имеет полость и свободно установленный в ней груз с индикатором положения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР830508, кл. 6 09 В 23/08, 1981 (прототип).(г.1 фа Е. Рошк 4 Составитель И. КрылТехред И. ВересТираж 486ПИ Государственного ком ито делам изобретений и отМосква, Ж - 35, РаушскаяП Патент, г. Ужгород, у едактор С. Тимохина аказ 1909/70 ВНИИ п 113035,филиал ПП