Прибор для демонстрации центробежных сил инерции

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКЬМУ СавИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Совет скинСоциалистическихРеспублик(53) УДК 371.66/67 (088.8) Опубликовано 15.03.83. Бюллетень10Дата опубликования описания 25.03.83 ло делам нзвбретеннй н еткрмтнй(54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ ИНЕРЦИИ1Изобретение относится к учебным пособиям по теоретической механике и физике.Известен прибор для демонстрации центробежных сил инерции, содержащий центрифугу с вертикальным валом, закрепленные на валу один под другим два двуплечих Ч-образных рычага с продольными бортиками, вертикальные планки, соединяющие свободные концы рычагов, привод вращения центрифуги и подвижные грузы в видецилиндров с кольцевым желобом 11.Однако известный прибор характеризуется недостаточно высокой наглядностью демонстрации моделируемого физического закона, связанной с невозможностью показать, что существует такая форма профиля направляющей Ч-образного рычага, в каж дой точке которой материальная точка будет находиться в состоянии равновесия при заданной угловой скорости.Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации.гоПоставленная цель достигается тем, что прибор для демонстрации центробежных сил инерции, содержащий центрифугу с вер- . тикальным валом, закрепленные на валу один под другим два двуплечих рычага Ч-об 2разных рычага с продольными бортиками, вертикальные планки соединяющие свободные концы рычагов, привод вращения центрифуги и подвижные грузы в виде цилиндров с кольцевым желобом, имеет подпружиненный упор, установленный на одном из плеч нижнего рычага, а второе плечо этого рычага выполнено криволинейным по профилю, определяемому уравнением1/ О х 2М2 тгде с 4 - угловая скорость вала центрифуги;Ч - ускорение силы тяжести.На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство, общий вид.На основании 1 неподвижно закреплена стойка 2, на которой на подшипниках 3 установлен вертикальный вал 4 центрифуги с поворотными двуплечими Ч-образными рычагами 5, 6 для грузов 7. Ч-образные рычаги 5, 6 содержат направляющие с продольными бортиками. Свободные концы обоих рычагов 5 и 6 соединены вертикальными планками 8.Одна из направляющих 9 Ч-образного рычага 6, имеющего меньший угол междуплечами, выполнена криволинейной и профиль ее определяется по приведенной формуле. Вторая направляюшая 10 того жеЧ-образного рычага 6 прямолинейна. В днеэтой направляющей выполнено продольноеотверстие 11 и установлен упор 12 подпружиненный с возможностью поворота перпендикулярно плоскости рычага и на расстоянии от оси вертикального вала 4, определяемом по выражению х, = д, - , где асСОВ сАугол наклона направляющей 10. Грузы 7выполнены в виде цилиндров с кольцевымжелобом и установлены на бортиках рычагов 5, 6. Ч-образные рычаги 5 и 6 приводятся во вращение приводом 13,Прибор работает следующим образом.Перед демонстрацией свойств центробежных сил инерции все грузы 7 находятсяна бортиках направляющих поворотных Ч-образных рычагов 5 и 6 и касаются вертикального вала 4. Груз, находящийся на бортиках прямолинейной направляющей 10 рычага 6, ставят на упор 2. Затем подают питание на привод 13.Профиль криволинейной направляющей9 выбран таким, что в каждой ее точкегруз находится в ревновесии при ы = ыТаким образом, если вертикальному валу 4 с поворотными Ч-образными рычагамисообщается угловая скорость М = / тона прямолинейной направляющей 10 груз 7будет находиться в равновесии только в точке х = хо, на криволинейной 9 - в любом месте.При вращении 7-образных рычагов 5и 6 вокруг вертикальной оси стойки 2 вначале расходятся грузы, находящиеся нарычаге 5. а криволинейной направляющей9 груз 7 перемещается по параболе. ПриЫ ы начинает движение груз, находящийся на упоре 12. Давление груза на упор 12ослабевает и под действием пружины онповорачивается и входит в продольное отверстие 11 дна направляюшей 10.Если с уменьшается до го,груз 7 на направляюшей 10 вновь перемешается по продольным бортикам до места упора 12, агруз 7 на криволинейной направляюшей 9 остается неподвижным, в прежнем положении. При дальнейшем уменьшении угловой скорости до стМо грузы 7 на направляюших 9 и 10 изменяют свое положение в сторону оси врашения,5 Уменьшая или увеличивая сд, можно наблюдать, что точка равновесия груза на криволинейной направляюшей 9 при ы=сгр может находиться на любом ее месте, а на прямолинейной направляющей 10 - только 1 Овточкех = х.Использование предлагаемого прибораобеспечивает возможность продемонстрировать такие особенности моделируемого физического закона как состояние устойчивого равновесия. Это расширяет демонстра ционные возможности прибора, повышаетнаглядность обучений.Формула изобретенияПрибор для демонстрации центробежных сил инерции, содержащий центрифугу с вертикальным валом, закрепленные на валу один под другим два двуплечих Ч-образных рычага с- продольными бортиками, 25 вертикальные планки, соединяющие свободные концы рычагов, привод вращения центрифуги и подвижные грузы в виде цилиндров с кольцевым желобом, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации, он имеет подпружиненный упор, установленный на одном из плеч нижнего рычага, а другое плечо этого рычага выполнено криволинейным по профилю, опредялемому уравнением.235 у= -- хфО 22 ягде ы, - угловая скорость вала центрифуги;Я - ускорение силы тяжести.4 ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРХо 830508, кл. 6 09 В 23/08, 981.1005165 вител И, Ве 486 ного енийРау Ужгор д. 4/5 ктная,едактор С. Тимохинааказ 1909/70ВНИИПИпо д113035, Мофилиал ППП СостаТехред Тираж Государствен лам изобретква, Ж - 35, Патент, г. ь Д. Гриценк комитета С и открытий шская наб., од, ул. Про г// ( /// 1 111 Корректор И. ШуллаПодписноеССР