Учебный прибор по механике

 

Изобретение относится к учебным приборам , в частности к приборам для определения коэффициента трения скольжения, прибор позволяет упростить определение коэффициента трения скольжения, а также расширить дидактические возможности. Сущность изобретения: прибор снабжен поворотной штангой, связанной с валами посредством подшипников, а с корпусом посредством зажима, при этом индикатор выполнен в виде съемного плоского образца , кроме того валы снабжены легкосъемными замками для смены опор, а корпус установлен на основании посредством подвижных опор. Устанавливая под различными углами штангу, изменяя положение плоского образца и сменяя опоры при различных условиях.опр еделяют .коэффициент трения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 09 В 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ раз иент

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910988/12 (22) 18.02.91 (46) 15.12.92, Бюл. ¹ 46 (72) Б,В,Панов и А.А.Чернов (55) Авторское свидетельство СССР №. 1591063, кл, 6 09 В 23/06, 1990.

Авторское свидетельство СССР № 436380, кл. G 09 В 23/08, 1974, (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ (57) Изобретение относится к учебным приборам, в частности к приборам для определения коэффициента трения скольжения, прибор позволяет упростить определение коэффициента трения скольжения, а также

Изобретение относится к учебным приборам по механике, в частности к приборам для определения коэффициента трения скольжения.

Известен учебный прибор, содержащий основание, установленный на основании корпус со шкалой, поворотную штангу, связанную с корпусом посредством зажима, индикатор в виде ползуна.

Недостатком прибора являются его ограниченные дидактические возможности, так как прибор не позволяет определять коэффициент трения скольжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является учебный прибор, содержащий основание, установленный на основании корпус со шкалой, связанные с корпусом электродвигатель с валом, второй вал, связанный с первым посредством зубчатой передачи, установленные на валах опоры, связанный с опорами индикатор.!

Ж 1781691 А1 расширить дидактические возможности.

Сущность изобретения: прибор снабжен поворотной штангой, связанной с валами посредством подшипников, а с корпусом посредством зажима, при этом индикатор выполнен в виде съемного плоского образца, кроме того валы снабжены легкосьемными замками для смены опор, а. корпус установлен на основании посредством подвижных опор. Устанавливая под различными углами штангу, изменяя положение плоского образца и сменяя опоры при личных условиях, определяют коэффиц трения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Недостатками прибора являются сл ность определения коэффициента трения скольжения, что связано с определением динамических характеристик колебательной системы (измерений линейных величин, времени) и использования сложного математического аппарата динамики колебательных систем, с которым обучаемые могут быть незнакомы (при изучении вопросов, связанных с трением, например, в техникумах), ограниченные дидактические возможности прибора, так как он не позволяет демонстрировать закон сохранения центра масс материальной системы, кроме того ограниченность дидактических возможностей обусловлена возможностью определения коэффициента трения скольжения для одной пары материалов на одном приборе.

Целью изобретения является упрощение определения коэффициента трения скольжения, а также расширение дидактических возможностей прибора.

1781691

Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор по механике, содержащий основание, установленный на основании корпус со шкалой, связанные с корпусом электродвигатель с валом, второй вал. связанный с первым посредством зубчатой передачи, установленные на валах опоры, . связанный с опорами индикатор, дополнительно снабжен йоворотной штангой, связанной с валами посредством подшипников, а с корпусом посредством зажима, при этом индикатор выйолнен в Ъиде съемного плоского образца, кроме того валы снабжены легкосъемными замками для смены опор, а корпус установлен на основании посредством подвижных опор.

На фиг. 1 представлен общий вид прибора; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг.

3 — разрез no À — А фиг. 2; на фиг.-4 — расчетная схема прибора, Учебный прибор по"механике содерх<ит основание 1, установленный на основании посредством опор 2, 3, корпус 4 (передняя крышка 5 корпуса 4 на фиг. 1 не показана) со шкалой 6, связанные с корпусом 4 реостат 7, подключенный к электродвигателю

8 с валом 9, второй вал 10, связанный с первым 9 посредством зубчатой передачи (зубчатые колеса 11, 12), установленные на валах с помощью легкосъемных замков (выполненных, например, в виде винтов 13, 14) опор 15, 16, связанный с опорами индикатор, выполненный в ниде съемного плоского образца 17, Кроме того прибор снабжен поворотной штангой 18, связанной с валом 9 посредством подшипника 19, а с валом 10 посредством аналогичных подшипников, при этом с корпусом 4 штанга 18 связана посредством зажима 20. Кроме того вал 9 связан с корпусом 4 посредством подшипника 21 и стойки 22, Демонстрация учебного прибора производится следующим образом.

Предварительно производят необходимые измерения длины 1 (фиг. 4) плоского образца 17, диаметра а цилиндрических опор 15, 16, ме>кцентроного расстояния А, толщины д плоского образца 17. Устанав, ливают поворотную штангу 18 (предварительно открыв зажим 20) на угол P = 30-50 (угол /3 выбирается тем больше, чем больше ожидаемый коэффициент трения, и коммутируется по шкале б) и фиксируют зажимом

20. Закрепляют с помощью винтов 13, 14 опоры 15, 16 из исследуемого материала, а между опорами закладывают (фиг. 1, фиг. 4) плоский образец 17, придерживая его руZMs Qcos a(l- 2)-Nglp=p; а

ZMc=Qcos a(lp+I" — )-й !о-О (1)

45 отсюда

М Q! +1-051И =О cos а, lp

l —. 0,51

НА=О соз а

lp (2) Для определения коэффициента трения проектируют fN1, Q, ЙЧ2 на направление

55 движения плоского образца 17 (3) кой. Включают и с помощью реостата 7 выводят электродвигатель 8 на рабочий режим. Цилиндрическое опоры 15 и 16 вращаются с одинаковой угловой скоростью

5 в(колеса 11 и 12 имеют одинаковые размеры) в разных направлениях. Направление вращения выбирается таким образом, чтобы силы трения в точках касания плоского образца 17 и цилиндрических опор 15, 16

10 стремились сдвинуть плоский образец вверх. Перемещение плоского образца вверх из равновесного положения под действием сил трения приводит к уменьшению нормальных реакций N> и Nz, а значит, и сил

15 трения fN> и%2(где f-коэффициенттрения скольжения). В этом случае образец 17 под действием силы тяжести Q стремится вос- . становить свое равновесное положение и сдвигается вниз. Такого рода колебаний

20 плоского образца 17 продолжаются до тех пор, пока образец не займет положения, при котором все силы будут находиться в равновесии. Это положение определяется параметрами, А, а, /3 и длиной свисающе25 ro участка плоского образца I. При перемещениях плоского образца 17 вправо происходит перемещение корпуса 4 на подвижных опорах 2, 3 влево, при перемещениях плоского образца 17 влево происходит

30 перемещение корпуса 4 вправо — демонстрируется закон сохранения центра масс ма-. териальной системы. Соотношения между величинами, определяющими равновесное положение плоского образца 17, определя35 ются следующйм расчетом.

Реакции в точках В и С можно найти, составив два уравнения равновесия

1781691

Подставляя значения N < и Nz, найденные из (2) и (3), и получают значение коэффициента трения

lo 5

+2 щ а, (4) 10 и а находят из рассмотрения треугольника 01020:

10 а+д .

4-А cos y; sin у- — —, а =p — y =ф- arcsln — — а+д

После установления равновесного состояния (остановки плоского образца 17) производят (например, карандашом) на поверхности плоского образца отметку точки 20

В напротив места соприкосновения с опорой 15. Измерение длины I.ïðoèçâoäÿò после остановки электродвигателя 8 на снятом с прибора плоском образце 17. После этого по (4) определяют коэффициент трения 25 скольжения для заданной пары материалов (материал плоского образца 17 — материал опор 15, 16). После этого снимают опоры 15, 16 (путем снятия замков 13, 14), заменяют опорами из другого материала и повторяют 30 демонстрацию.

Технико-экономическая эффективность изобретения обусловлена упрощением определения коэффициента трения скольжения, так как для этого необходимо при 35 демонстрациях определить лишь один линейный размер I, немаловажно при этом отметить, что используются простые расчетные зависимости, полученные на основе

40 раздела "Статика", с которым обучаемые знакомятся даже при сокращенных программах машиностроительных специальностей техникумов. Кроме того, техникоэкономическая эффективность обусловлена расширением дидактических возможностей прибора за счет возможностей определения коэффициента трения скольжения для различных материалов, а также за счет возможности демонстрации закона сохранения положения центра масс материальной системы.

Изобретение целесообразно использовать в ВУЗах и техникумах на лекциях и в лабораторном практикуме по механике.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по механике, содержащий основание, установленный на основании корпус со шкалой, связанные с корпусом электродвигатель с валом, второй вал, связанный с первым посредством зубчатой передачи, установленные на валах опоры, связанный с опорами индикатор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения определения коэффициента трения скольжения, а .также расширения .дидактических возможностей, прибор дополнительно снабжен поворотной штангой, связанной с валами посредством подшипников, а с корпусом посредством зажима, при этом индикатор выполнен в виде съемного плоского образца.

2. Приббр по и. 1, о т л и ч à ю шийся тем, что валы снабжены легкосъемными замками для смены опор.

3. Прибор по и. 1, отличающийся тем, что корпус установлен на основании посредством подвижных опор.

1781691

Фиг. /

Фиг. 2

1781691

Составитель Б.Панов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор H.Ñëoáoäÿíèê

) Редактор

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

Заказ 4275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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