Прибор для демонстрации устойчивости равновесия и положения центра тяжести жесткой системы тел
Изобретение относится к техническим средствам обучения, является наглядным пособием по механике, предназначено для демонстрации устойчивости равновесия и положения центра тяжести системы тел и может быть использовано в учебном в учебном процессе с целью улучшения наглядности и расширения демонстрационных возможностей прибора путем иллюстрации различных форм равновесия жесткой системы и положения при этом центра тяжести. Тела в виде дисков установлены на прямолинейных планках, соединенных по концам с возможностью поворота и образующих ломаную, форму которой можно изменять. Опорная площадка основания имеет выпуклую, вогнутую и плоскую части, с которыми контактирует система тел при помощи ролика. Прибор имеет средство для демонстрации положения центра тяжести, состоящее из делителей в виде стержней, растяжимых в продольном и жестких в поперечном направлениях, концы которых шарнирно соединены с осями тел-дисков или с серединами других стержней. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
09) (И) А1
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ!. (ll 1; 1,1 (21) 4480777/31-12 (22) 12.09.88 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (71) Днепропетровский государственный университет им. 300-летия воссое динения Украины с Россией (72) Л.Б.Розенберг, Л.А.Безпалько и М.Ю.Шпак (53) 371.66/67(088 ° 8) I (56) Гирке P., Шпрокхоф Г. Экспери- мент по курсу. элементарной физики. Ч,I. Механика твердого тела. М.: Гос, уч.-пед,издат, 1959, с. 91. (54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ УСТОЙЧИВОСТИ РАВНОВЕСИЯ И ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ЖЕСТКОЙ СИСТЕМЫ ТЕЛ (57) Изобретение относится к техническим средствам обучения, является наглядным пособием ао механике, предназначено для демонстрации устойчивости равновесия и положения центра 2 тяжести системы тел и может быть ис- . пользовано в учебном процессе с целью улучшения наглядности и расширения демонстрационных возможностей прибора путем иллюстрации различных форм равновесия жесткой системы и положения при этом центра тяжести. Тела в виде дисков установлены на пря-. молинейных планках, соединенных по концам с возможностью поворота и об,разующих ломаную, форму которой можно изменять, Опорная площадка основания имеет выпуклую, вогнутую или плоскую части, с которыми контактирует система тел при помощи ролика. )Прибор имеет средство для демонстрации положения центра тяжести, состоящее из делителей в вице стержней, растяжимых в продольном и жестких в поперечном направлениях, концы ко- С, торых шарнирно соединены с осями тел, дисков нли с серединами других стерж- Я ней. 1 ил, 1585820 Изобретение относится к техничес ким средствам обучения и является наглядным пособием по механике, предназначено.Для демонстрации устойчивости равновесия и положения центра тяжести жесткой системы тел, может быть использовано в учебном процессе на лекциях и практических занятиях по механике и теории механизмов и. машин. Цель изобретения — улучшение наглядности, демонстрации различных форм равновесия и положения центра тяжести. 1О На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. К основанию 1 прибора, снабженному установочными винтами, прикреплена Г-образная стойка 2 с опорной пло- 20 щадкой на верхнем конце, цилиндрическая поверхность с горизонтальной образующей которой имеет выпуклую, вогнутую и плоскую части, На площадке устанавливается плоская система 25 тел видоизменяемой формы, состоящая из нескольких (в данном случае для простоты — из четырех) скрепленных между собой планок "-6 и оснащенная средством для указания положения цен- 3О тра тяжести. Для простоты и удобства (возможны варианты) планки однородны, равного веса и длины. На. опорном конце планки 3 установлен опорный ролик 7, Посередине,каждой планки укреплена шпилька 8 для навешивания тела в виде диска 9 и присоецинения средства для указания положения центра тяжести, состоящего из делителей 10-12 и указателя 13 положения цент- 4О ра тяжести системы тел. Одинаковые между собой делители 10 и 11 своими концами шарнирно присоединены к шпилькам 8 планок 3 и 4, 5 и 6 соответственно. Делитель 12 своими концами присоединен к узлам, расположенным посередине делителей 10 и 11. К .узлу по середине делителя 12 прикреплен указатель 13 положения центра тяжести тела. Делители имеют свойства де50 формируемости в продольном и жесткости в поперечном направлениях. Эти свойства достигаются тем, что делители составлены из попарно соединенных между собой шарнирно по концам 55 или посередине звеньев одинаковой -! длины (крайние звенья имеют длину в два раза меньшую и соединены только по 1онцам) с нечетным числом шарниров (узлов) . Средний узел каждого делителя делит расстояние между его крайними узлами пополам. Болты 14 снабжены шайбами 15 в виде разреэных упругих колец и прижимными фасонными . гайками-барашками 16 и обеспечивают после завинчивания взаимно неподвижность планок. Тела 9 одинакового между собой веса, навинчиваемые на шпильки 8, изменяют вес системы. Положение центра тяжести системы при этом остается неизменным. Наличие продольных пазов 17 на концах планок 3-6, а также скрепление ппанок между собой при помощи болтов с затяжными гайкамибарашками с возможностью поворота планок одна относительно другой позволяет видоизменять форму системы тел и обеспечивает неизменяемость приданной ей формы. Подготовка прибора к работе сводится к сборке планок с телами, обра-! зующих систему, присоединении к ней средства„ указывающего положение центра тяжести, и установке системы тел роликом на опорную площадку. Действие прибора, иллюстрирующего виды равновесия системы тел (устойчивый, неустойчивый и безразличный), осуществляется следующим обра-. зом. При демонстрации устойчивого равновесия систему тел устанавливают в вертикальной плоскости опорным роликом 7 на вогнутую часть поверхности опорной площадки стойки 2 таким образом, чтобы ось ролика была параллельной образующей поверхности, а указатель 13 положения центра тяжести находился ниже опорной площадки стойки 2, и приводят систему в состояние равновесия. Придав системе тел малое начальное отклонение от равновесного положения и толчком сообщив точкам системы малые начальные скорости, представляют систему действию силы тяжести. Она совершает колебания в ограниченной области, близкой положению равновесия. Следовательно, равновесие устойчивое, так как в равновесном положении центр тяжести занимает наиниэшее из возможных смежных положений — на вертикали, опущенной из точки опоры системы. При демонстрации неустойчивого равновесия систему тел устанавливают опорным роликом 7 на вершине выпуклой части поверхности опорной площад158 Составитель О.Кроитор Редактор С,Лисина Техред А.Кравчук Корректор M.Максимипйнец Ю Заказ 2328 Тираж 389 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35,- Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.yæãîðoä, ул. Гагарина,!01 ки и приводят в состояние равновесия, что всегда возможно. Придав точкам системы малые отклонения от положения равновесия и сообщив им малые начальные скорости, наблюдают дальнейшее отклонение системы от положения равновесия (скатывание ролика с вершины и опускание центра тяжести). Следовательно, равновесие неустойчивое, так как в положении равновесия центр тяжести не занимает наинизшего из возможных смежных положения. Демонстрация безразличного равновесия осуществляется установкой системы тел опорным роликом 7 на плоскую горизонтальную часть опорной поверхности стойки 2. Система остается в равновесии в любом положении ролика на этой части поверхности. Присоединяя к системе навинчиванием на шпильки 8 четырех дополнительных одинакового веса дисков 9, изменяют конструкцию и вес системы, не изме-.няя при этом положения центра тяжести. Повторяя демонстрацию различных видов равновесия, убеждаемся в независимости характера равновесия тела от веса и вида конструкции при сохранении положе центра тяжести. Таким образом, при помощи предлагаемого прибора возможно наглядно демонстрировать устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие тяжелой системы тел. 5820 Формула изобретения Прибор для демонстрации устойчивости равновесия и положения центра тяжести жесткой системы тел, содержащий основание с опорной площадкой, тела и средство для связи тел в жесткую систему, отличающийся тем, что, с целью улучшения наглядности, демонстрации различных форм pasновесия и положения центра тяжести, рн содержит опорный ролик и средство для демонстрации положения. центра тяжести, опорная площадка имеет вьптуклую, вогнутую и плоскую части, средство для связи тел в жескую систему выполнено в виде прямолинейных планок, соединенных по концам с возмож20 ностью относительного поворота и образующих ломаную, тела выполнены в виде дисков, связанных разъемным соединением по осям с серединами планок, опорный ролик соединен с одной из пла25 нок, а средство для демонстрации положения центра тяжести включает делители в виде стержней, растяжимых в продольном и жестких в поперечном направлениях, концы которых выполне3О, ны с возможностью разъемного шарнир. ного соединения с осями дисков и между собой, при этом один из стержней содержит указатель положения центра тяжести.
