Прибор для демонстрации гироскопического эффекта

 

Использование: в качестве учебного пособия по теоретической механике и для демонстрации вынужденной прецессии и гироскопического эффекта. Сущность: конец винтовой пружины 15 снабжен рукояткой 16. На поверхности фланца 14 выполнены впадины 20 для взаимодействия с торцами ножек 18 ведомой муфты 17. Пружина 15 установлена в полости оси 2. Внутренняя часть рамы 5 жестко соединена подшипниками 3 и 4. Диск 1 установлен на оси 2. 1 ил.

Изобретение относится к учебным пособиям по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации вынужденной прецессии и гироскопического эффекта.

Известна учебная установка, состоящая из электродвигателя, на горизонтально расположенном валу которого жестко закреплен матерчатый ротор, при этом для сообщения последнему вращения вокруг вертикальной оси корпус электродвигателя неподвижно установлен на кронштейне, который может вращаться вокруг вертикальной оси [1] Недостатком данной учебной установки является необходимость наличия электродвигателя, при этом электродвигатель, на оси которого установлен ротор, выполненный из гибкого материала, неподвижно установлен на кронштейне и позволяет демонстрировать только одну из сторон физической природы гироскопического момента действие Кориолисова ускорения.

Известен учебный прибор для демонстрации гироскопического эффекта, содержащий ось с диском, раму, основание со стойкой и рукоятку, при этом к оси диска прикреплены вилки, а рама имеет осевые опоры и упоры-ограничители, образующие с вилками подвижные соединения [2] Недостатком данного учебного прибора является необходимость раскрутки его диска от постороннего двигателя, что снижает удобство его эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по своей технической сущности является прибор для демонстрации гироскопического эффекта, содержащий диск, установленный на оси, расположенной в опорных подшипниках, основание со стойкой и рукояткой, опоры и поворотную раму, состоящую из двух, вращающихся в одной плоскости частей, наружная из которых связана со стойкой основания [3] Недостатком данного прибора является также необходимость раскрутки его диска от постороннего двигателя, что снижает удобство его эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является повышение удобства в эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что известный прибор для демонстрации гироскопического эффекта имеет заводной механизм, состоящий из винтовой пружины, конец которой снабжен рукояткой, фланец, установленный на одном из торцов диска, ведомую муфту с ножками и прорезью для винтовой пружины и ограничитель осевого перемещения ведомой муфты, при этом на поверхности фланца выполнены впадины для взаимодействия с торцами ножек ведомой муфты, ось выполнена полой, пружина установлена в полости оси, а внутренняя часть рамы жестко соединена с подшипниками.

На чертеже представлен прибор.

Прибор содержит диск 1, связанный с пустотелой осью 2 с возможностью осевого перемещения, опорные подшипники 3 и 4, раму 5, состоящую из двух частей: внутренней 6 и наружной 7, ось 8, основание 9, стойку 10, подшипник 11, рукоятку 12, вилку для упора 13, заводной механизм, включающий фланец 14, винтовую пружину 15 с рукояткой 16, ведомую муфту 17 с ножками 18, ограничитель 19 перемещения муфты, впадины 20 фланца, втулки 21 диска с распорными шайбами 22 и зажимными гайками 23.

Прибор работает следующим образом.

Для демонстрации гироскопического давления на опоры и вынужденной прецессии диск 1 вначале устанавливают в центре оси 2 и ему придают необходимую скорость вращения с помощью заводного механизма путем двустороннего перемещения за рукоятку 16 винтовой пружины 15. При этом ведомая муфта 17 периодически взаимодействует скошенными торцами ножек 18 с впадинами 20 фланца 14, вращает ось 2 и жестко связанный с нею диск 1 и расцепляется от фланца 14. После этого гироскопу сообщают вынужденное прецессионное движение с помощью рукоятки 12. Под действием возникшего гироскопического момента ось 2 вместе с рамой 6 поворачивается вокруг оси 8 на некоторый угол (α= 0-90^о) относительно горизонтальной плоскости. Величина угла α зависит от соотношения величины момента количества движения гироскопа и главного момента внешних сил.

Затем диск 1 устанавливается на оси 2 ближе к одной из опор. После раскрутки диска 1 гироскопу вновь сообщается вынужденное прецессионное движение. В этом случае момент силы тяжести гироскопа изменяет свою величину и, следовательно, ось гироскопа начнет прецессировать с другой по величине скоростью, что наблюдается визуально.

Предлагаемый учебный прибор обеспечивает наглядность демонстрации гироскопического давления на опорах, влияние величины момента приложения сил на скорость прецессии оси гироскопа, возможность раскрутки диска без использования посторонних двигателей и повышает удобство в эксплуатации.

Формула изобретения

ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА, содержащий диск, установленный на оси, расположенной в опорных подшипниках, основание со стойкой и рукояткой, опоры и поворотную раму, состоящую из двух вращающихся в одной плоскости частей, наружная из которых связана со стойкой основания, отличающийся тем, что он имеет заводной механизм, состоящий из винтовой пружины, конец которой снабжен рукояткой, фланец, установленный на одном из торцов диска, ведомую муфту с ножками и прорезью для винтовой пружины и ограничитель осевого перемещения ведомой муфты, при этом на поверхности фланца выполнены впадины для взаимодействия с торцами ножек ведомой муфты, ось выполнена полой, прукжина установлена в полости оси, а внутренняя часть рамы жестко соединена с подшипниками.

РИСУНКИ

Рисунок 1