Прибор для демонстрации законов вращательного движения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик и 989576(5 З) ЙК 371.66/67(088.8) Опубликовано 15 01 83 Бюллетень,В 2 Дата опубликования описания 18.01.83 вв девам .кзееретеекй и етерытий(72) Автор изобретения Л.К. Поздняков 1) Заявител 54) ПРИБОР. ДЛЯ ДЕИОНСТРАЦИИ ЗАКОНОВ ВРАЦАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯИзобретение относится к механикеи физике, так как при сложном вращаттельном движении тела (при особыхусловиях) возникают центростремительные силы, которые, воздействуя намассу тела, создают преобразование5вращательного движения тела в поступательное его движение.Известен прибор для демонстрациизаконов вращательного движения, содержащий штангу, связанную с приводным механизмом, установленный наней полый стержень и тело, связанноес динамометром тросом, проходящимчерез полый стержень1 1.5Однако прибор недостаточно. наглядно позволяет демонстрировать законывращательного движения,Целью изобретения является повышение наглядности. . 2 оПоставленная цель достигается тем,что прибор для демонстрации законоввращательного движения, содержащийштангу, связанную с приводным меха 2низмом, установленный на ней полыйстержень и тело, связанное.с динамометром тросом, проходящим через полыйстержень, имеет также механизмыдля приведения тела в сложное планетарное движение, штанга выполненаиз нескольких частей, при этом соседние концы одной из .крайних частейи средней части несут диски с фикса"торами, другая крайняя часть связанасо средней шарнирно, а тело свободноустановлено на полом стержне,На фиг. 1 изображен прибор, продольный разрез; на фиг"; 2 - кинема"тическая схема устройства, когда плоскость вращающейся массы образует угол"+сь" в центростремительной зоне; нафиг. 3 - то же, когда плоскость вра-.щающейся массы образует угол "+еРв центробежной зоне; на фиг. 4 - тоже, когда плоскость вращающейся массы образует угол "+сГ в центростремительной зоне; на фиг. 5 - то же,когда плоскость вращающейся массы98957 3образует угол "+о(" в центробежной зоне.Прибор для демонстрации законов вращательного движения состоит из уголков 1, приваренных к швеллеру 2. К швеллеру 2 крепятся подшипниковые втулки 3 и 4 с подшипниками 5 и 6, в которых находится вал 7 с прокладкой 8, на барабане 9 посредством винта 10 закреплен конец приводного ме О ханизма 11, в виде тросика. Барабан 9 крепится к валу 7 гайками 12 и связан со штангой 13, закрепленной в верхней части вала 7 посредством болтов 14, Нтанга 13 выполнена составной 15 и имеет две крайние части 15, 1 б и среднюю часть 17. Соседние концы крайней части 15 и средней 17 несут диски 18, 19 с Фиксаторами 20. Другая крайняя часть 16 связана со 2 О средней частью 17,посредством шарнира 21. Средняя часть 17 штанги 13 несет кольца 22 и диски 23 и 24, Между средней частью 17 и дисками 23 и 24 размещена пластина 25, а ниже части 25 17 - пластина 26, в которой размещен шарнир 21.В части 16 штанги 13 со сторон А и Б просверлено сквозное отверстие с резьбой, в которые ввинчены болты 27. Зо Болты 27, при ослаблении части 17 и 16 штанги 13 кольца 22 и отрезки дисков 23 и 24 с шарниром 21 образуют продольный шарнир, в котором часть 16 (по стрелке детали 21) может двигаться в пределах 0-240 . На лицевой стороне отрезков диска 23 и 24 (со стороны Б по сечению) крепится отрезок транспортирной шкалы для определения угла поворота части 1 б относительно части 17 с фиксацией болтами 27. Для определения угла поворота между дисками 18 и 19 к шлицевой стороне диска 18 такне крепится отрезок .транспортной шкалы.Ф На крайней части 16 штанги 13 ввинчен поль 1 й стержень 28, на резьбе которого находится контурная гайка 29, прокладка 30 и деталь 31. В окне де:тали 31 установлен валик 32 со шки 50 вом 33, на котором имеется канавка с тросиком 34.С верхней стороны (контурной гайки 29) и на полом валу 28 находится барабан 35 с подшипниковой обоймой 36 и 37, с шариками 38 и 39. В барабане 35 винтом 40 закреплен механизм в виде тросика 41 для приведения во 6 4вращательное движение тела 42, в которое впрессована обойма 43.На полом валу 28 находится деталь.44, впрессованная в стакан 45, В отверстиях верхней части стакана 45 проходят направляющие стойки 46, которыевпрессованы в вал 28. В сквозном отверстии стакана 45 ввинчены винты 47для Фиксации тросика 34 в стакане 45,К крайней части 16 штанги 13 приварена стойка 48, а к детали 31планка 49;Винтами 50 и 51 динамометр 52 сошкалой 53 и указателем 54 крепится кдетали 48 и 49. Винтом 55 пружина 56крепится к стойке 48. Второй сторонойпружина 56 крепится к втулке 57, накоторой укреплен ползунок 58 и тросик 34,С левой стороны швеллера 2 установлен пружинный фиксатор 59 с валиком 60 и пружиной 61. К корпусу фиксатора 59 приварен отрезок трубки .62 с валиком 63 и шкивом 64, на котором имеется канавка с тросиком 65,Раздвижным разъемом (см. Фиг.2, 3)регулируют соотношение простых радиальных размеров В 1 и Й, чтобыВ 2= (0,05 - 0,1) К,где В - радиальное расстояние наружной части диска 42 к осивращения вала 7;К - радиус диска 42.В продольном шарнире (с шарниром 21) в вертикальной плоскостикрайнюю часть 16 поворачивают относительно средней части 17 на некоторыйугол + с(по градусной шкале, со стороны А сечения) вниз с жесткой Фиксацией поворота болтами 27. Поперечный шарнир, как и на фиг. 1, остается без изменения,Продольный шарнир (с шарниром 21) (см. Фиг. 4 и 5) остается без изменений, как и на Фиг. 1. В поперечном шарнире поворачивают диск 18 относительно диска 19 с ослаблением Фиксаторов 20 на некоторый угол +со, с .жесткой Фиксацией угла поворота (по градусной шкале) Фиксаторами 20.Перед включением прибора в работу натяжением тросика 65 (вниз) проверяют освобождение штанги 13 от двухсторонней Фиксации валиком 60, в голову которой впрессован тросик 65, а в хвостовике сделана щель для входа ребра штанги 13. Затем, натяжением тросика 11, проверяют вращение при5 9895бора в направлении со вокруг оси вала 7.Без натяжения тросика 65 валиком60 производят фиксацию штанги 13.,Приложением определенного тягового зусилия к стакану 45 производят градуировку шкалы 53 динамометра 52 дляопределения работы центростремительных сил; которые возникают при работесогласно Фиг. 2 или 4, когда проис- Оходит преобразование вращательногодвижения тела 42 в его поступательноедвижение вверх, вдоль пОлого стержня 28,На барабане 35 винтом 40 слегка 3закрепляется стальной тросик 41 ипроизводится его намотка на барабан:против часовой стрелки (со стороны.тела 42) для получения в нем и барабане 35 центростремительных сил, 26развивающих тяговое (Гцс) усилиевверх, вдоль полого стержня 28 - по. Фиг. 2 и 4; по часовой стрелке - дляполучения (в теле 42 и барабана 35)центробежных сил (Гц) по фиг; 3 и 5. 2В одной плоскости с телом 42 нанекотором расстоянии ( ) 3 В ) от прибора устанавливают сторонний электродвигатель с редуктором и барабаном(на фиг. 1 не показан, возможно ручное управление) для смотки тросика4 с барабана 35 за определенныйинтервал времени с определенным (дозированным) усилием, для передачителу 42 и барабану 35 определенноговращающего момента.Перед включением прибора в работупроизводится заготовка таблиц по опре"делению зависимостиа) Гас = (+сМ "цс = "(+со) . Мгде Г; - тяговое усилие, которое раз-вивает тело 42 и барабан 35 при работе устройства, когда0 О500000, 5 О, 100ОИз -таблиц определяют максимальныезначения Г,ц при определенной велиЮчине +с или +до, поэтому проводитсяуточнение величин этих ъуглов с значениями: +1 О; 2; 3; 4 вблизи значения оптимальной величины Гб) Г=1(1 и) при ы= соей иГцс=Г(щ) при ы" = сопзйпри .определенной ранее (п,в.а.) величина" импульсном действии силы Г 11, присматывании тросика 11 с барабана 9,,и)" - угловая скорость тела 42 и бара-. 76 ебана 35 вокруг оси полого стержня 28, при имвульсном действии силы Г 41, при сматывании тросика 41 с бараба" на 35.Прибор работает следующим образом,При повороте, например, крайней части 16 от .средней части 17 на +Ы м= 5 (с Фиксацией) (см. Фиг. 2) вклю- , чаете. сторонний электродвигатель ,(на фиг, 1 не показан) с редуктором, на валу которого закреплен тросик 41.При сматывании тросика 41 с бара-. бана 35 в направлении а передается определенный вращающий момент телу 42 и барабану 35.По окончании передачи вращающего момента телу 42 и барабану 35 натяжением тросика. 65 снимают фиксацию штанги 13, включают второй сторонний электродвигатель (на фигне показан, возможно ручное управление) с редуктором, который сматывает тросик 11 с барабана 9, для передачи телу 42 и барабану 35 определенного (дозированного) сложного вращатель" ного движения,(ч),и юпротивоположны),когда в теле 42 и в барабане 35 возникают центростремительные силы, создающие определенное тяговое уси-. лие Е, , максимальная величина которого (например, при + о(; 5 ) опредео ляется указателем 54 динамометра 52 по шкале 53.Показание указателя 54 динамо- метра 52 заносится в таблицу, а указатель 54 возвращается (от руки) в исходное (начальное) положение. 1На фиг. 3 изображена передача вращающего момента телу 42 и барабану 35 от стороннего электродвигателя, которая производится при изматывании . тросика 4 с барабана 35 в направлении ю 2, когда направления вращательных движений ы.,и и) совпадают при работе в теле 42 и барабане 35 центробежных сил.При повороте диска 19 (см. Фиг.4) относительно диска 18 в поперечном шарнине на +а(,= 5 ф (с Фиксацией) включается сторонний электродвигатель с редуктором (на Фиг. 1 не показан), на валу которого закрепляется тросик 41 для сматывания в направлении ии передачи определенного вращающего момента барабану 35 и телу 42. Затем снимается фиксация штанги 3 включается второй сторонний электродвигатель (на Фиг. 1 не показан) с редуктором, на которомзакреплен сматывающий тросик 11 барабана 9 для создания центростремительных сил в барабане 34 и теле 42при преобразовании их вращательногодвижения в поступательное вдоль вала 28.Показания указателя 54 заносятсяв таблицу, указатель возвращается вначальное положение.На фиг. 5 изображено то же, что 10 . и на фиг. 4, но передача вращающегомомента барабана 35 и телу 42 производится при сматывании тросика 11в направлении,ю, когда работаютцентробежные силы Г , для которыхбезразлична величина инерционногоугла "атаки" +3Наблюдения за работой установкипо фиг. 3 и 5 производятся для сравнения данных работы установки по 2 офиг,. 2 и 4 с наглядностью работыцентробежных или центростремительныхсил,Кроме того, определение установочных параметров вращающих масс в центростремитеЛьной зоне при определенных"+Ы " с соотношением ы и о) позво 1 2лит произвести качественное проектирование движителя. 30На приборе (см. фиг. 1) возможнопроведение. исследовательских работс сложно вращающимся телом (тело 42и барабан 35) по изучению (см.фиг. 2и 4) чередования центростремительных. 35сил центробежными или центробежныхцентростремительными, при радиальномизменении величины й с помощью регулировки установки штанги 13 в раздвижном разъеме.Прибором, согласно фиг. 1, не предусматривается проведение исследовательских работ по изменению направления движения вращающейся массы вдоль полого стержня 28 (вниз) при преобразовании сложного вращательного движения массы (детали 35 и 42) в поступательное движение с целью упрощения конструктивного выполнения прибора.На фиг 1 вал 7 и подшипники 5 и 6 выбраны для работы прибора при ручном управлении,формула изобретенияПрибор для демонстрации законов вращательного движения, содержащий штангу, связанную с приводным механизмом, установленный на ней полый стержень и тело, связанное с динамо- метром тросом, проходящим через полый стержень, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения наглядности, он имеет механизмы для приведения тела в сложное планетарное движение, штанга выполнена из нескольких частей, при этом соседние концы одной из крайних частей и средней части несут диски с фиксаторами, другая крайняя часть связана со средней шарнирно, а тело свободно установлено на полом стержне.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР И 160045, кл. О 09 В 23/08, 1964.1