Прибор для демонстрации действия кориолисовой силы инерции

 

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и позволяет повысить нагляд-1 1815 ность демонстрации действия кориолисовой силы инерции и зависимость величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза. Данный эффект демонстрируют, сообщая -вручную направляющей 4 вместе с подвижным . основным грузом 3, связанному с ним дополнительному сменному грузу 22 и противовесу угловую скорость относи-: тельно оси вертикальной стойки 2. Во время вращения червячная шестерня 17, обкатываясь вокруг червяка 18, поворачивает кулачок 16, который, 77 13 1Q / (Л ел Фи9. Z

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (504 0 В 2 /08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 f8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4023561/28-12 (22) 18.02,86 (46) 30.07.87. Бюл, 11 - 28 (72) Н.В.Бутенин и Л.Д.Иванов (53) 531.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1174965, кл. G 09 В 23/08, 1984„ (54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ДЕЙСТВИЯ КОРИОЛИСОВОЙ CHJIbI ИНЕРЦИИ (57) Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и позволяет повысить нагляд„„BU „, 13271Ù А 1 ность демонстрации действия кориолисовой силы инерции и зависимость величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза. Данный эффект демонстрируют, сообщая вручную направляющей 4 вместе с подвижным основным грузом 3, связанному с ним дополнительному сменному грузу 22 и противовесу угловую скорость относи-.: тельно оси вертикальной стойки 2.

Во время вращения червячная шестерня

17, обкатываясь вокруг червяка 18, поворачивает кулачок 16, который, 13271 взаимодействуя с толкателем 15„. перемещает его вверх, в результате чего рычаг 13 выходит из зацепления с круговым пазом 14, освобождая поцвижный груз 3. При перемещении подвижного груза 3 фиксирующий трос выходит из отверстия и освобождает стержень 21 с дополнительным гру=-ом

22, которые под действием переносной силы инерции перемещаются относительно подвижного груза 3, По длине выхода стержня 21 из подвижного груза 3 судят о величине и направлении поворотного ускорения, Затем прибор приводят в исходное состояние, вь>50 водят, отжимая пружину 1О, шайбу 12 из зацепления с направляющей 4, поворачивают подвижный груз 3 относительно направляющей 4 на ее цилиндрической части 9 на одну или несколько граней и вновь фиксируют груз 3 на направляющей 4, вводя в зацепление с последней шайбу 12„ При этом направляющая 4 имеет форму многогранника, а отверстие в шайбе 12:соответствует ее профилю, После этого повторяют опыт в той же последовательности.

Таким же образом осуществляется демонстрация опыта после замены одного дополнительного груза другим. 3 кл.

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и теоретической механике и может быть использовано в учебном процессе.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации действия кориолисовой силы инерции.

На фиг.1 изображен прибор, общкй вид; на фиг„2 — направляющая с грузами; на фиг.3 — стержень и фиксатор его перемещения, Прибор цля демонстрации дейстьия кориолисовой силы инерции содержит осйование l„ вертикальную стойку 2, основной подвижный груз 3, перемеща:ощийся по направляющей 4, имеющей на конце упор 5, Направляющая 4 жестко укреплена на втулке 6, которая установлена с помощьк> поцшипников 7 на вертикальной стойке 2. С противоположной стороны втулки 6 укреплен противовес 8, Направляющая 4 выпопнена >3 виде правильного многогpанни ка, имеющего в месте соединения с втулкой о цилинцрический участок 9 с пружиной 10 Подвижный груз 3 имеет центральное круглое отверстие 11, а со стороны втулки 6 жестко связанную с ним шайбу 12, кмеющу>о отверстие в форме правильного многоугольника, соответствующего профилю направляк>щей 4, На втулке 6 установлен рычаг 13, вхоцящкй своим концом в зацепленке с круговым пазом 14, выполненным на подвижном грузе 3, а серединой опирающийся на подпружипенный толкатель 15> взаимодействующий с кулачком 16, который неподвижно закреплен на червячной шестерне 17, образующей с червяком 18 пару зацепления.

В подвижном грузе 3 выполнень> отверстия 19, в котсрые входит вилка

20 стержня 21„ на конце которого закреплен сменный дополнительный груз

22, В стержне 21 выполнены зубчатые шлицы 23, взаимодействующие с фиксато. ром 24, выполненнь.м в виде закрепленной на подвижном ".ðóçå 3 пластинчатой пружины, и отверстие 25 в которое входит один конец фиксирующего тросика 26, закрепленного другим концом на втулке 6 и .проходящего через отверстие 27. выполненное B подвижном грузе 3. На наружной поверхности втулки 6 установлен индикатор в виде флажка 28, жестко связанного с осью 29 вращения кулачка 16, Прибор работает следующим образом, В исходном поло>кении подвижный груз находится у вертикальной стоики 2 и удерживается от поворота вокруг направляющей шайбой 12, а от перемещения по ней рь>чагом 13, Вилка

20 стержня 21 входит в отверстия 19 подвижного груза 3 и удерживается от перемещения тросиком 26, На конце стержня 21 закреплен дополнительный груз 22. Флажок 28 индикатора находится в нижнем положе>нии, что свидетельствует о том„ что кулачок 16 обрашен своим выступом вниз.

13271 S0 а

Направляющей 4 вместе с подвижным

1 основным грузом 3, связанным с ним дополнительным грузом 22 и противовесом 8 вручную соббщается угловая скорость относительно оси вертикальной стойки 2, при этом начальная угловая скорость выбирается большой для контраста динамического эффекта, Во время вращения по инерции направляющей с грузами и противовесом червячная шестерня 17, обкатываясь вокруг червяка 18, поворачивает кулачок 16, который; взаимодействуя с толкателем 15, перемещает его вверх, в результате чего рычаг 13 выходит из зацепления с круговым пазом 14, освобождая тем самым подвижный груз 3.

Под действием первоначальной силы инерции подвижный груз 3 начинает перемещаться к концу направляющей 4, в результате чего фиксирующий тросик 2б выходит из отверстия 25, предоставляя тем самым возможность двигаться стержню 21 с дополнительным грузом 22.

При перемещении подвижного груза

3 по направляющей 4 и дополнительного груза 22 со стержнем 21 в силу присущей массе дополнительного груза инерции он начнет под действием переносной силы инерции перемещаться относительно основного подвижного груза 3 в плоскости, перпендикулярной направляющей, увлекая за собой стержень 21, по длине выхода которого из подвижного груза 3 судят о величине и направлении поворотного ускорения, Затем прибор приводят в исходное состоян4е, выводят, отжимая пружину

10, шайбу 12 из зацепления с направляющей 4, поворачивают подвижный груз 3 относительно направляющей 4 на ее цилиндрической части 9 на одну или несколько граней и вновь фиксируют подвижный груз 3 на направляющей 4, вводя в зацепление с последней шайбу 12.

После этого повторяют опыт в той же последовательности, замеряя те же

1 параметры, При этом отмечают, что ускорение кориолиса отсутствует в том случае, когда вектор относительной скорости направлен параллельно

5 от переносного вращения.

В той же последовательности проводят опыты с другим дополнительным грузом 22-и производят наблюдение не"

1g зависимости величины поворотного ускорения от массы дополнительного груза.

Применение предлагаемого прибора позволит пзвысить наглядность демонст)g рации действия кориолисовой силы инерции и зависимость величины поворотно-го ускорения от массы дополнительного груза при изучении соответствующих курсов физики и теоретической механи20 ки, Формула изобретения

Прибор для демонстрации действия

2б кориолисовой силы инерции, содержащей установленную на основании стой-. ку, направляющую, связанную со стойкой с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, подвижный относи-".. тельно направляющей основной и связанный с ним дополнительный груз и средство для установки дополнительного гру" à под заданным углом к оси вращения, размещенное перпендикуляр-. но направляющей, о т л и ч а ю щ и й35 с я тем, что, с целью повьппения наглядности, направляющая выполнена в виде правильного многогранника, имеющего в месте соединения со стойкой цилиндрический участок, средство для установки дополнительного груза под заданным углом, содержит жестко связанную с подвижным грузом шайбу и установленные в подвижном грузе

45 перпендикулярно напРавляющей стержень и фиксатор его перемещения, при этом дополнительный груз выполнен сменным и закреплен на стержне, а отверстие в шайбе имеет форму правильного многоугольникаа, с ОО тв е тс тв ующе го профилю направляющей.

I3?7I50

Составитель П,Сердечнов

Техред Л.Олийнык

Редактор М,Бандура

Корректор ",Øåêìàð

Заказ 3394/48

Тираж 433 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4