Прибор для демонстрации законов вращательного движения тел

(11) Ссиз Советских Социалистических Рвсвублик(51) М. Кл. б 09 Ь 23 Государственнын комитет Совета Министров СССР по делам иаоорствиий 31,35(088.8) и открытии(72) Автор изобретени В, Д. Безверхий Днепропетровский горный институт имени Артем1) Заявитель 4) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЗАКОНОВ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ пуска грузовых штанг, причем последние укреплены на валу шарнирно.Стержень установлен в полостивозможностью осевого перемещенияством рукоятки, несущей рычаг соНа чертеже изображен предлагаебор, вид сбоку.Прибор представляет собой центрированную систему из нескольких, например шести,симметрично расположенных тел 1 вокругоси, связанных грузовыми штангами 2 с полым валом 3 при помощи шарнирных соединений 4. Внутри полого вала проходит стержень 5 с выступом для ограничения возможности скольжения по образующей вдоль паза. На одном из концов стержня жестко закреплена пластина 6 (или полусфера) с симметрично расположенными отверстиями 7 дляпропуска грузовых штанг 2,вала с посредшкалой. мый при Прибор уст нии 8 со стру 10, В пустоте рованы, держа ков 13 и 14, Н госту пенчатый 1 б, втулка 17, ческая обойма ние стержня выступом 20. Изобретение относится к области физики,теоретической и прикладной механики и может быть использовано для лекционных демонстраций и проверки законов вращательного,движения и крутильных колебаний.5Известен прибор для демонстрации законов вращательного движения тел, содержащий установленный в опорах вал с закрепленными на нем многоступенчатым блоком шкивов, через который перекинута гибкая нить с 10грузом на конце, и грузовыми штангами.Недостатком этого прибора является то,что для изменения фиксированного расстояния масс от оси вращения (т. е. для изменения момента инерции вращающейся части 15прибора) затрачивается много времени, всвязи с чем потеря части демонстрационногоэффекта, невозможность изменять моментинерции системы без остановки прибора исравнительная ограниченность диапазона демонстрационных возможностей,Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей прибора. Достигается это тем, что вал подпружинен, выполнен полым и имеет паз, расположенный по его образующей, а внутри вала помещен стержень, имеющий выступ, входящий в паз вала, и направляющую пластину - с симметрично расположенными отверстиями для проновлен на Уэподобном основацинкой 9 и крепежным винтом ую часть основания 8,вмонтители 11 и 12 шарикоподшипниа валу 3 укреплены также мноблок 15, конический держатель спиральная пружина 18 и кони, Поступательное,перемещеполом валу ограничиваетсяОдин из концов стержня 5 оканчивается рукояпкой 21, установленной на шарикоподшипнике; для ее фиксации в определенных положениях служит скользящий рычаг 22 со шкалой и шарнирно подсоединенным звеном 23, упирающийся в кольцевой паз 24 рукоятки 21. На основании лрибора под скользящим рычагом укреплено фиксирующее устройство.Перемещая рукояткой стержень с направляющей пластиной (полусферой), имеющей отверстия, надвигают пластину на грузовые штанги, меняя их наклон по отношению к оси, вместе со штангами разводятся от оси шары на их концах, и момент инерции системы увеличивается. Осуществить это можно как при отсутствии вращения, так и после приобретения системой вращательного движения. Влияние изменения момента инерции наблюдается на приобретаемое системой угловое ускорение или на крутильные колебания. Угловое ускорение система получает в результате действующего момента силы со стороны накрученной на блок нити под действием натяжения от падающей гири, натянутого резинового жгута или пружины (во всех случаях при этом следует учитывать непостоянство действующей силы).Прибор позволяет производить ряд экспериментов и наблюдений.Для,проверки основного уравнения вращательного движения необходимо, например, сравнить угловое ускорение получаемое вращающейся частью прибора при разных моментах инерции, т. е. при различно разведенных от оси грузовых тягах (при различных положениях рукоятки 21) .Вследствии неодинаковых угловых ускорений системы и полученные угловые скорости ,вращения будут различные. Расчет угловых ускорений может быть произведен аналогичным образом, как для маятника Обербека и как это описано в физических практикумах.В последующем, оставляя монумент инерции системы неизменным, опыты повторяют для различных моментов действующих сил, используя различные блоки для накручивания нити или различные подвески к нитям.Для демонстрации закона сохранения момента количества движения меняют момент инерции системы в процессе вращения, Передвигая рукоятку в ту или другую сторону, наблюдают изменение угловой скорости вращения. Это можно повторить несколько раз, если к вращающейся части прибора подсоеди 5 нить тахометр, а силы трения в подшипникахсделать минимальными.Для изучения крутильных колебаний вращающуюся часть прибора следует подпружинить. Для этого втулку 17 с закрепленной10 на ней пружиной 18 вынимают из коническойобоймы 19 и надевают на конический держатель 16, фиксируя винтом (на чсртежс не показан).Таким образом, вращательная система бу 15 дет связана со спиральной пружиной 18. Привыведении из положения равновесия системабудет испытывать торсионные колебания,Определяя средний период колебаний по длительности нескольких колебаний и проводя20 опыты при различных фиксированных моментах инерции, проверяют форму для периодакрутильных колебаний, считая коэффициентвозвращающего момента постоянным, Затем,поочередно зажимая пружину фиксатором в25 различных ее частях (т. е. меняя длину рабочей части пружины), устанавливают зависимость периода колебаний от упругихсвойств пружины,30Предмет изобретения1. Прибор для демонстрации законав вращательного движения тел, содержащий уста новленный в опорах вал с закрепленными нанем многоступенчатым блоком шкивов, через который перекинута гибкая нить с грузом на конце, и грузовыми штангами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения демон страционных возможностей, вал подпружинен, выполнен полым и имеет паз, расположенный по его образующей, а внутри вала помещен стержень, имеющий выступ, входящий в паз вала, и направляющую пластину 45 с симметрично расположенными отверстиямидля пропуска грузовых штанг, причем последние укреплены на валу шарнирно.2, Прибор по п, 1, отличающийся тем,что стержень установлен в полости вала с 50 возможностью осевого перемещения посредством рукоятки, несущей рычаг со шкалой,446101 Составптел ез верхи ехред В. Рыбакова ректор аказ 1170713 одни ИИПИ ипография, пр. Сапунова,тактор Л. Гончарова Изл.548 осударственного к по делам изобр Москва, Ж, 1