Учебный прибор по механике

 

Изобретение относится к учебно-демонстрационным приборам по механике и физике и может быть использовано для демонстрации явления прецессии гироскопа. Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств прибора за счет исключения ударных нагрузок на ось и повышение наглядности за счет возможности замедления переходных процессов явления процессии. Учебный прибор по механике состоит из корпуса, состоящего из двух частей, основания и прикрепленной к нему с возможностью поворота стойки, на которой смонтированы неподвижная и подвижная опоры. В этих опорах установлена ось, на которой жестко закреплен маховик и установлен подвижно вдоль оси диск, который выполнен в виде магнита. Под диском расположен полый магнит, закрепленный с возможностью перемещения вдоль стойки, при этом одноименные полюса диска и полого магнита размещены друг около друга, что не позволяет им соприкасаться, и таким образом перемещение полого магнита сопровождается перемещением диска. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 09 В 23 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4637564/31-12 (22) 21.11.88 (46) 30.10.90. Бюл. № 40 (71) Усть-Каменогорский строительно-дорожный институт и Специальное конструкторское бюро по подземному самоходному горному оборудованию (72) П. Ф. Дейнеко и П. P. Синдеев (53) 371.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1128287, кл. G 09 В 23/06, 1983. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Изобретение относится к учебно-демонстрационным приборам по механике и физике и может быть использовано для демонстрации явления прецессии гироскопа. Цель изобретения — повышение эксплуатационных свойств прибора за счет исключения

Изобретение относится к учебно-демонстрационн:.. м при .эрам по механике и физике и может быть использовано для демонстрации явления прецессии гироскопа.

Цель изобретения — повышение эксплуатационных свойств прибора за счет ликвидации ударных нагрузок на ось и повышение наглядности за счет замедления переходных процессов явления прецессии.

На чертеже изображен предлагаемый прибор, общий вид с частичными разрезами.

Прибор состоит из маховика 1 колоколообразной формы, закрепленного на оси 2 или выполненного с ней заодно. Диск 3 установлен подвижно вдоль оси 2, а его вращение вместе с осью 2 обеспечивается установочным винтом 4, конец которого расположен в шпоночной канавке 5 оси 2. Диск 3 выполнен в виде магнита и установлен над полым магнитом 6, при этом их одноименные полюса обращены друг к другу, а масса

ÄÄSUÄÄ 1603423 А 1 ударных нагрузок на ось и повышение наглядности за счет возможности замедления переходных процессов явления прецессии. Учебный прибор по механике состоит из корпуса, состоящего из двух частей, основания и прикрепленной к нему с возможностью поворота стойки, на которой смонтированы неподвижная и подвижная опоры. В этих опорах установлена ось, на которой жестко закреплен маховик и установлен подвижно вдоль оси диск, который выполнен в виде магнита. Под диском расположен полый магнит, закрепленный с возможностью перемещения вдоль стойки, при этом одноименные полюса диска и полого магнита размещены друг около друга, что не позволяет им соприкасаться, и таким образом перемещение полого магнита сопровождается перемеще- И нием диска. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. диска 3 выбрана такой, чтобы магнитные силы не давали соприкасаться с полым 4, Ь магнитом 6, который размещен в диа- или парамагнитной обойме 7, другой конец которой охватывает стойку 8 и может быть закреплен посредством винта 9 на необходимой высоте. Маховик 1 и ось 2 также выполнены из диа- или парамагнитного материа- фР ла. На оси 2 имеется буртик 10, обеспечивающий предельное нижнее положение диска 3, а также острия 11 и 12, одно из которых размещено в неподвижной опоре 13, а другое — в подвижной опоре 14, выполненной в виде винта, ввинченного в горизонтальную верхнюю часть 15 стойки 8. Стойка 8 хвостовиком 16 поворотно закреплена болтом

17 в проушине 18 основания 19 и составляет вместе с основанием 19 корпус прибора.

Масса маховика 1, диска 3 и оси 2 рассчитана так, чтобы при расположении диска 3 в

1603423

10 совершает прецессионное движение с постоян- 35 положении, изображенном на чертеже, центр тяжести подвижной системы был выше опоры 13, а при положении диска 3 в соприкосновении с буртиком 10 ниже опоры 13.

На хвостовике 16 стойки 8 могут быть нанесены деления в градусах, а на проушине

18 диска — риска, служащая для отсчета угла поворота стойки 8, относительно основания 19.

Прибор работает следующим образом.

Устанавливают подвижную опору 14 так, чтобы ось 2 со всеми деталями легко вращалась, но не могла выйти из опор. После этого раскручивают маховик 1, например, намотав на него нить и быстро смотав с него эту нить одним рывком. Вывинчивая из горизонтальной части 15 подвижную опору 14, освобождают верхний конец оси 2.

В этом. положении можно продемонстрировать устойчивость гироскопа путем нанесения на ось 2 или на маховик 1 легких ударов, что вызывает возникновение в оси

2 незначительной вибрации, но вертикальность оси 2 сохраняется.

Для демонстрации изменения величины и направления угловой скорости прецесси и расслабляют болт 17 и поворачивают стойку 8 на некоторый угол от вертикали, после чего болт 17 закрепляют, а подвижную опору 14 устанавливают в соприкосновение с острием 1! оси 2. При этом диск 3 находится в положении, изображенном на чертеже, а центр тяжести подвижной системы — выше острия 12. В том состоянии раскручивается ось 2 со всеми элементами, связанными с ней, а подвижная опора !4 вывинчивается, освобождая острие 11 оси 2. Под действием собственного веса подвижной системы ось .? ной угловой скоростью, величина которой пропорциональна расстоянию от центра тяжести вращающихся элементов до опорнои точки острия 12 оси 2. Направление прецессии при этом совпадает с направлением вращения маховика 1.

Теперь, раскрепляя винт 9, медленно опускают обойму 7, а вместе с ней опускается и полый магнит 6, вследствие чего диск

3 также опускается до соприкосновения с буртиком 10 оси 2, а полый магнит 6 опускают до тех пор, пока не прекратится его действие на диск 3 (на чертеже показано пунктиром), а центр тяжести вращающейся системы не установится ниже опорной точки острия 12 оси 2. При таком медленном опускании полого магнита 6 прецессия сначала уменьшается до нуля при положении, в

50 котором центр тяжести подвижной системы совпадает с опорной точкой острия 12 оси 2, а потом изменяется направление прецессии на противоположное, т. е. становится противоположным вращению маховика 1. Изменения величины и направления прецессии можно пронаблюдать и при подъеме полого магнита 6, при котором, благодаря его взаимодействию с диском 3, последний будет отрываться от буртика 0 оси 2, а все явления прецессии будут воспроизводиться в обратном порядке.

Преимущество предлагаемого прибора (по сравнению с известными) заключается в том, что благодаря выполнению средства для изменения положения диска в виде полого магнита, охватывающего ось, выполнению диска также в виде магнита и установке его над полым магнитом одноименными полюсами.друг к другу и выполнению оси и маховика из диа- или парамагнитного материала повышаются эксплуатационные свойства прибора и его наглядность, так как изменения прецессии происходят в течение времени, которое можно изменять в широких пределах, при этом исключаются ударные нагрузки на ось как в осевом, так и в окружном направлении.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по механике, содержащий корпус со стойкой, опоры, верхняя из которых подвижна в осевом направлении и соединена со стойкой, опирающуюся на опоры заостренными концами ось, установленные на оси неподвижный маховик и подвижный вдоль оси диск и средство для изменения положения диска, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств за счет ликвидации ударных нагрузок на ось и повышения наглядности за счет возможности замедления переходных процессов явления прецессии, средство для изменения положения диска выполнено в виде полого магнита, охватывающего ось и установленного подвижно вдоль оси, диск выполнен из магнитного материала и установлен на оси над полым магнитом одноименным полюсом к нему, а ось и маховик выполнены из диа- или парамагнитного материала.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что стойка закреплена на основании с возможностью поворота, а нижняя опора и полый магнит имеют кронштейны для фиксации на стойке.

1603423

18

17

Составитель P. Ужвий

Редактор А. Ревин Техред А. Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3388 Тираж 389 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101