Прибор для демонстрации гироскопического эффекта

(5.7) Изобретнаглядным помеханике. Цел ДЕМОНСТРАЦИИ ГИРО КТА чебноескойовышеироскони об тноситс по теоребретения ь из демонстра а. Прибор ние нагляднопического эффстойку 1, ввращения вст ержи оторую с влен што озможностью 2. На конце ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ штока в вилке 5 закреплен с возможностью качания кожух 6 с штангой 7.Внутри кожуха 6 расположен электродвигатель 8, На штанге 7 закрепленпередвижной противовес 14. Прибор содержит также электромагнит 16, 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, аторец штанги 7 находится в механическом контакте с торцом сердечника 17обесточенного электромагнита 16. Цельизобретения достигается тем, что вприборе обеспечена наглядность на" аправления действия силы, удерживающейштангу неуравновешенного гироскопа.1 ил.Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям по теоретическоймеханике и может быть использованодля демонстрации гироскопического эф-фекта и получения его количественнойоценки.Цель изобретения - повышение наглядности.На чертеже показан предлагаемый 10прибор,Прибор для демонстрации гироскопического эффекта содержит диэлектрическую стойку 1, в которую с возможностью вращения вставлен шток 2. Чтобы 15уменьшить трение при вращении штока 2,которое ухудшает качество гироскопического эффекта, шток 2 посажен в шариковые подшипники, впрессованные встойку: один подшипник 3 в верхней 20части стойки, а другой - в нижней еечасти у основания 4. Разнос подшипников по высоте стойки 1 уменьшает угловой люфт штока 2 при воздействии нанего бокового усилия. На конце штока 252 закреплена вилка 5, в пазу которойс возможностью качания в плоскости,проходящей через ось штока закрепленкожух 6 со штангой 7, скрепленной скожухом. Внутри кожуха 6 расположен 30электродвигатель 8. Провода питанияэлектродвигателя через отверстие внизу кожуха 6 и через внутренность полого штока 2 подведены к контактнымкольцам 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;40На регулируемой по высоте подставке 15 закреплен электромагнит 16, конец сердечнчка 17 которого жестко скреплен внутри каркаса 18 катушки электромагнита с концом пружины 19. 45 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 зонтальным положением штанги. Прибор имеет также средство для механического сцепления торца свободного конца штанги с торцом сердечника. Механический контакт торца штанги7 и торца сердечника 17 электромагнита обеспечивается в одном вариантесилой пружины 19, а в другом вариантепри недеформированной пружине 19пазовым соединением, например конусом, являющимся торцом сердечника 17заходящим в коническое углубление,являющееся торцом штанги 7.Первый вариант торцового соедине-.ния конструктивной более прост, нотребует более мощный электромагнит,так как при включении электромагнита16 потребуется преодолевать силу ужечастично сжатой пружины 19. Второйвариант торцового соединения сложнее,но может быть использован существенно более слабый электромагнит 16, таккак пружина 19 недеформирована (несжата) и преодолеть сопротивление ееупругости при втягивании сердечникав каркас 18 катушки электромагнита16 значительно легче, удержание жештанги 7 сердечником 17 обесточенногоэлектромагнита 16 осуществляется неза счет упругости пружины 19, а засчет захождения выпуклого фигурноготорца сердечника в вогнутый фигурныйторец штанги.Прибор для демонстрации гироскопи-,ческого эффекта работает следующимобразом,Чтобы продемонстрировать прецессию оси гироскопа под 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 возвращают 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 положениеЗатем приступают непосредственно к демонстрации прецессии оси неурав1432 5 Ю новейецного г роскопа под действием момента силы тяжести. Включают цепь ность повторяемости опытов формула и з о б р е т е ц и я конца штанги с торцом сердечникаопыт,Составитель Р.Ужвий Редактор В.Петраш Техред Л.Олийнык Корректор И.ВасильеваЗаказ 5448/45 Тираж 459 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 питания электродвигателя, но так какручка включения механически связанаперемычкой 24 с ручкой выключателя 22,то замкнутой оказывается и цепь питания электромагнита от источника 23.Поскольку электропитание на обмоткуэлектромагнита поступает через реле 1021 времени, то электромагнит 16 включается только после полного разгонаэлектродвигателя 8, когда скоростьвращения его становится равномерной.Время разгона электродвигателейпорядка 2-5 мин, поэтому необходимоиспользовать реле времени с соответствующей временной задержкой коммутации,В результате срабатывания электромагнита 1 б сердечник 17 втягиваетсяв.каркас 18 катушки электромагнита,преодолевая сопротивление пружины 19,Штанга 7 освобождается при этом отудерживающей ее силы и начинает равномерно вращаться в горизонтальнойплоскости относительно стойки 1. Направление вращения штанги 7 зависитот 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 закреп" лен кожух, электродвигатель установленный в кожухе, и коцсольно связанную с кожухом штангу с противовесом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения наглядности, 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