Учебный прибор по механике

 

Использование, учебные приборы по теоре ической механике для демонстрации составляющих реакции неподвижной опоры , а также реакции подвижной опоры позволяет рзсошоить дидактические возможности за счет показа составляющих реакции подвижной опоры. Сущность изобретения: прибор состоит из балки, концы которой связаны с установленными на основании подвижной опорами посредством шарниров. В средней части балки связана с основанием упругой связью. Конец балки связан с неподвижной опорой двумя шарнирами , оси которых размещены в горизонтальной и вертикальной прорезях. При этом ось одного из шарниров также расположена в вырезах, выполненных в неподвижной опоре. Длина прорезей должна быгь не менее двух радиусов, размещенных в них кривошипов . Для демонстрации направлений составляющих реакции неподвижной опоры , а также реакции подвижной опоры, устанавливают упругую связь под углом к вертикали. При этом упругая связь создает внешнюю силу, которая пытается переместить балку по горизонтали и вниз, смещая расположенную в ее прорези ось шарнира вниз, вследствие чего стрелка шарнира устанавливается вертикально в верх по направлению вертикальной составляющей реакции неподвижной опоры, а ось другого шарнира смещается по горизонтали, вследствие чего его стрелка располагается в горизонтальной направлении, показывая направление горизонтальной составляющей той же реакции 1 з.п.ф-лы 2 ил.

СОЮЭ СоаЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 09 В 23/08

ГОСУДАРСТВЕ ННЦ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902351/12 (22) 14,01.91 (46) 23,16.92. Бюл. N 39 (7":) усть-Каменогорский строительно-дорожный UIHCil1TQ T (72) П, Ф,Дейнеко, П. Р,Си ндеев и П.П,Дейнеко (56) Авторское свидетельство СССР

М. 1014005, кл. С 09 В 23/08, 1982. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Использование: учебные приборы по теоретической механике для демонстрации составляющих реакции неподвижной опоры, а также реакции подвижной опоры позволяет расширить дидактические воэможности за счет показа составляющих реакции подвижной опоры. Сущность изобретения: прибор состоит из балки, концы которой связаны с установленными на основании подви.кной опорами посредством шарниров. В средней части балки связана с основанием упругой связью. Конец балки связан с неподвижной опорой двумя шарниИзобретение относится к учебным приборам по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации составляющих реакции неподвижной опоры. а также подвижной опоры.

Известен учебный прибор по механике. содержащий основание, стрелочный указатель силы, указатели ее составляющих и средств для преобразования перемещения указателя силы в перемещение указателей составляющих, расположенных по горизонтальной и вертикальной осям координат.

„„59„„1776971 A l рами, ocN которых размещены в горизонтальной и вертикальной прорезях, При этом ось одного из шарниров также расположена в вырезах, выполненных в неподвижной опоре. Длина прорезей должна быгь не менее двух радиусов, размещенных в них кривошипов. Для демонстрации направлений составляющих реакции неподвижной опоры, а также реакции подвижной опоры, устанавливают упругую связь под углом к вертикали. При этом упругая. связь создает внешнюю силу, которая пытается переместить балку по горизонтали и вниз, смещая расположенную в ее прорези ось шарнира вниз, вследствие чего стрелка шарнира устанавливается вертикально вверх по направлению вертикальной составляющей реакции неподвижной опоры, а ось другого шарнира смещается по горизонтали, вследствие чего его стрелка располагается в горизонтальной направлении, показывая направление горизонтальной составляющей той же реакции. 1 э.п.ф-лы. 2 ил.

Недостатком данного прибора являются низкие эксплуатационные свойства, обусловленные тем, что он может показать составляющие силы, которая существует сама по себе. без связи с каким-либо телом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является учебный прибор по мехачике. содержащий балку, концы которой связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров, каждый из которых выполнен в виде кривошипов с двумя осями, одна из которых установлена в

1770971 опоре, адругая связана с балкой,,указатели направления действия. сил, жестко связанные с кривошипами и расположенные по линии, соединяющей центры их осей и упругую связь, соединяющую основание с балкой, снабженную указателем направления действия силы. и установленную с возможностью взаимодействия с элементом основания, выполненным в виде криволинейной прорези.

Основным недостатком данного устройства являются узкие дидактические возможности, заключающиеся в том, что на нем нельзя показать составляющие реакции неподвижной опоры, которые являются основными элементами при решении задач по определению реакции опор, Цель изобретения — расширение дидактических возможностей прибора за счет возможности показа составляющих реакций подвижной опоры.

Поставленная цель достигается тем, чта в учебном процессе па механике, содержащем балку, концы которой связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров, каждый из которых выполнен в виде кривошипов с двумя осями, одна иэ которых установлена на опоре, а другая связана с балкой, указатели направления действия сил, жестко связанные с кривошипам и расположенные по линии, соединяющей центры их осей и упругую связь, соединяющую основание с балкой, снабженную указателем направления действия силы, в отличие от прототипа, неподвижная опора снабжена вторым кривошипам с указателем направления действия сил, а конец балки, связанный с неподвижной опорой, снабжен горизонтальной и вертикальной прорезями, в которых размещены оси кривошипов. При этом кривошип, одна из асеи которого расположена в горизонтальной прорези неподвижной опоры. выполнен сьемным, Такое выполнение прибора позволяет расширить дидактические воэможности, так как при демонстрации нагружения балки силой, напр вленной сверху под какимлибо углом, реакция неподвижной опоры представляется в виде двух составляющих, из которых одна направлена вертикально вверх, а другая горизонтально в . положительном направлении или отрицательном направлении, в зависимости от того, в какую сторону отклонена внешняя сила. действую3цая на балку от вертикали. Такая демонстрация способствует лучшему усвоению предмета теоретической механики, поскольку в учебном процессе при решении задач определяются составляющие реакций

18 15

В

55 опар, в данном случае — неподвижной а1 ары, Выполнение кривашипа, одна из осей которого распалаженз в горизонтальной прорези H8ffopBI4®HOA CfIOp L,1, rl 331-3blb 1, tlOэволяет дсмонстриразать канкретнае направление реакции неподвижной опары, а также наглядно доказывать теорему а трех силах, расположенных B одной пласк13ст11 3 приложенных к телу, находящемуся в састаянии равновесия, На фиг,1 — схема прибора. на фиг,2 — вид по А — А.

Учебный прибор 1 а механике састаит из баЛКИ 1, КОНЦЫ 2 И 3 Которой СВяэа31Ы С уатанавленными на основании 4 подвижной 5 и неподвижной 6 опорами г асредст1-. ам шарниров 7, 8 и 9. Каждый шарнир выпалнен 8

Виде кривошипа с двумя асями (cM.(ýèÃ,Ä, из которых ась 10 расположена = опаре 5 или

6, а ocb 11 в балке 11, при зтам на асях 10 неподвижно закреплены указатели 11аг1ре.— ления действия сил, выпал:1енные в вид=стрелок 12, распала>кенных "Ic линии, соединяющей центры асей 10 и 11 и l,c;Зраменных от оси 13. Б средней части балка 1 связана с основанием 4 упругой связью. содержа.цей стержень 13, выг3аг3нен:- ый заа;1«а са r,fðåëêîé 14. К сва11адна...у I:c-:3,ó стержня 13 закрепгге1-а; дух;И11а 35. св11.:;:;иная другим канца31с и1а нлаам lá,,ñTàlloâ ленным с ваэ3 1а::, нас-;1.1а; —, -ри1ешения в криволинейной прорези 37 а»на;ения 1. при повороте стержня 13 вакруг аси "G.

Конец 2 балки 1 связан " непадвиж:1ай опорой 6 двуми шарнирами 7 и 8, ас, 13 которых размещены в гаризантальнай :;9 и вертикальной 20 прорезях. При этом Gcb 10 шарнира 7 также расположена в вырезах 21, выполненных в неподвижной опаре 6. Дг1И на прорезей 19 и 20 должна быть н» менее двух радиусов размещенных в них кривашипов. Для большей наглядности приг3ажения обеих составляющих к одной точке, стрелка

12, связанная с кривошипам 7, снабжена удлинением 22.

Учебный прибор па механике работает следующим образом. Для демонстрации направлений составляющих реакций неподвижной опоры 6, а также реакции подвижной опоры 5, устанавливают упругую связь, как показано на фиг.1. При этом пружина 15 создает внешнюю силу, которая пытается переместить балку 1 влево и вниз, смещая расположенную в ее прарезл 19 ась

11 шарнира 7 вниз, вследствие чего стрелка

12 шарнира 7 устанавливается вертикально вверх, показывая направление вертикальной составляющей реакции неподвижной опоры 6, Одновременно, расположенная з прорези 20 ось 11 шаонира 8 смещаегся

1770971

40 влево. вследствие чего его стрелка 12 располагается в горизонтальном положении, показывая направление горизонтальной составляющей той же реакции. Ось 11 шарнир;.. 9 так>ке смещае гся в .èç, а его стрелка 12 устанавливается вертикально вверх, го есть в направлении, перпендик.,лярком поверхносги подвижной опоры 5, Передвигая шарнир 16 по прорези 17 вправо с проходом вертикального положения стрелкой 14 изменяем направление внешней силы, прило".еннсй к балке ", при этом горизонтальная состав яющая внешней силы сдвигает балку 1 вправо. Так кзк ггодвy>жная опора -.. моу.;ет переv>ещаться по основ,нию 4, а ось 11 шарнира 7 размещена в прорези, то блока 1 встречае сопротивление своему смещению только от шарнира 8, положение котооого при действии на его

ocb 1":- "..илы, направлен:-.ой слева, является —:е:,стой иьь.м, т.к. кривошип работает на сжатие, а и>:.этому он. сколь=-я осью 11 по

flоорези 20, повоо-34ивае-:-ся вместе со стрелкой 12 вокруг оси 10 на 180". показывая, что горизонтальная составляющая неподвижной опоры 6 изменила свое ,:- аправление на противог>оло>кное.

Д»я демонстрации конкретного направления реа;ции неподви>хной опоры 6, перемеша,от шарнир 16 в крайнее гравое положение, лэбь обеспечить наименьшую деформацию пружины 15, и поднимают конец 2 балхv. 3 над неподвижной опорой 6.

При этом шарнир 7 выходит из вырезов 21 неподвижной опоры 6 >и, повернув его на

90, извлекают иэ прорези 19 балки 1. Теперь по возвращении конца 2 балки 1 на прежнее место, он взаимодействует верхним концом прорези 20 только с шарниром

8, а поэтому последний устанавливается по направлению действующей на него силы от балки 1, показывая стрелкой 22 направление реакции неподвижной опоры 6. как суммы ее вертикальной и горизонтальной составляющих, Показание направлению реакции подвижкой опоры 5 при этом не изменяется. При этом состоянии прибора можно продемонстрировать теорему о трех непараллельных силах, расположенных в одной плоскости и приложенных к телу, которое находится в равновесии. путем установки прибора на демонстрационной доске и прочерчивания продолжения линий действия всех сил, до их пересечения в одной точке.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого прибора по сравнению с прототипом заключается в расширении его дидактических возможностей за счет возможности демонстрации составляющих реакции неподвижной опоры.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по механике, содержащий балку. концы которой связаны с установленными на основании подвижной и неподвижной опорами посредством шарниров, каждый из которых выполнен в виде кривошипов с двумя осями, одна иэ которых установлена в опоре, а другая связана с балкой, указатели направления действия сил, жестко связанные с кривошипами и расположенные по линии, соединяющей центры из осей и упругую связь, соединяющую основание с балкой. снабженную указателем направления действия силы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет воэможности показа составляющих реакции неподвижной опоры, последняя снабжена вторым кривошипом с указателем направления действия сил, а конец балки, связанный с неподвижной опорой, имеет горизонтальную и вертикальную прорези, в которых размещены оси кривошипов.

2. Прибор по и 1, отличающийся тем, что кривошип, одна из осей которого расположена в горизонтальной прорези неподвижной опоры, выполнен съемным.

1770971

Составитель П,Дейнеко

Техред M.Моргентал

;оррек.оо Ч внучок

Редактор Т,Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3743 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям Yi открытиям при! КН Г С СР

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