Способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области спорта и может быть использовано при создании упругих подпятников, вкладываемых в спортивную обувь с целью получения дополнительной выталкивающей силы. Устройство для измерения выталкивающей силы упругого объекта состоит из устанавливаемой на исследуемый образец трубки с приваренным к одному из ее концов фланцев и металлических стержней разной массы, на верхних концах которых закрепляют датчики ускорения. При измерении выталкивающей силы упругого объекта металлические стержни с различными массами размещают внутри трубки на фиксированной высоте от поверхности образца и отпускают. Далее измеряют ускорения указанных стержней и рассчитывают выталкивающую силу исследуемого упругого объекта по формуле: Fkn = mk·akn, где Fkn - удельная выталкивающая сила упругого объекта на n-й гармонике при к-й удельной массе стержня; mk - к-я удельная масса стержня; akn - ускорение удельной к-й массы стержня на n-й гармонике. Техническим результатом изобретения является возможность осуществления оценки частотных характеристик двигательных действий спортсменов, а также максимальной силы выталкивания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области спорта и может быть использовано при создании спортивной обуви, в частности - упругим подпятникам, вкладываемым в данную обувь с целью получения дополнительной выталкивающей силы.

В настоящее время выталкивающая сила распределенной упругой системы определяется поперечным сжатием ее образца [1].

Недостаток такого способа - он не дает никаких данных о частотных характеристиках, без которых невозможно подстроиться в резонанс как с напольным покрытием, так и к частотным характеристикам двигательного действия спортсмена.

Предложен способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока, когда на указанный упругий объект падает, а затем отскакивает от него металлический стержень с разной удельной массой mk .

Задача данного изобретения - определить величину удельной массы стержня, при которой на одной из его гармоник wn будет наблюдаться максимальная сила выталкивания.

Поставленная задача решается спектральным анализом ускорений при падении с фиксированной высоты металлического стержня с различными удельными массами m1, m2, ... mk как в сторону уменьшения массы от значения m1, так и увеличения и последующего отскока от упругого объекта с закрепленным на верхнем его торце датчиком ускорения [2] и по формуле:

Fkn=mk·akn, (1), где

Fkn - удельная выталкивающая сила упругого объекта на n-й гармонике при k-й удельной массе стержня;

mk - k-я удельная масса стержня;

akn - ускорение удельной k-й массы стержня на n-й гармонике, рассчитывают по наибольшей величине удельные выталкивающие силы упругого объекта при k-х удельных массах стержня на n-х гармониках, из которых определяют значение удельной массы стержня при максимальной выталкивающей силе упругого объекта.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения выталкивающей силы упругого объекта. Оно состоит из металлической трубки 3 длиной около 50 см и внешним диаметром 1,5÷1,6 см с приваренным к одному из ее концов фланцем 4 для вертикальной устойчивости. Трубка устанавливается на испытуемый упругий объект 2, размещенный на основании 1. Внутрь трубки поочередно вставляются металлические стержни 5 разной массы по скользящей посадке длиной, немного превышающей длину самой трубки.

Разная масса стержней достигается за счет изменения их длин по отношению друг к другу. Постоянство высоты падения стержней обеспечивает риска 6, нанесенная непосредственно на поверхности самих стержней примерно в двадцати сантиметрах от их концов со стороны фланца. На верхних торцах стержней при помощи пластилина крепится датчик ускорения 7, который через кабель 8 соединен с спектранализатором 9 со сменяемыми RC-цепочками 10, которые регулируют полосу пропускаемых частот, а к выходу спектранализатора подключен вольтметр 11 в качестве индикатора ускорений.

Примеры конкретного выполнения

Порядок измерения удельной выталкивающей силы упругого объекта заключается в установке в спектранализаторе очередного полосового фильтра путем смены RC-цепочек, поднятием стержня с установленным на его торце датчиком ускорения до совмещения с нанесенной на его поверхность риски с краем трубки, отпускание его и запись величины ускорения.

В табл. 1 приведены результаты отскока от упругого объекта по показанию вольтметра.

Например, при установленном полосовом фильтре w=62,8 рад/с и массе стержня mk =1,1 кг/см2, вольтметр, отградуированный на измерение ускорения в единицах земного притяжения - g, показал величину а1=0,88g. Следовательно, это значение ускорения должно быть вписано в квадрат таблицы, который находится на пересечении строки «a1»(g) и столбца w=62,80 рад/с.

После заполнения всех квадратов строки «a1» по формуле (1) вычисляют удельные выталкивающие силы упругого объекта на остальных частотах - от 37,68 рад/с до 125,6 рад/с. Последующие замеры с другими массами стержней m2=1,5 кг/см2 и m3=1,8 кг/см2 определяют удельное давление, при котором выталкивающая сила упругого объекта будет максимальная (которой оказалась удельная масса mk=l,5 кг/см2).

Предложенный способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока позволяет оценивать частотные характеристики двигательных действий спортсменов, а также их максимальную силу выталкивания, а устройство - объективно проводить данные измерения.

Источники информации

1. Беклемишев А.В. Меры и единицы физических величин. М.: Физматгис, 1963 г., 296 стр. с илл.

2. Трофимова Т.Н. Курс физики: пособие для вузов, - Москва, издательский центр «Академия», 2010-580 c.

1. Способ измерения выталкивающей силы упругого объекта путем спектрального анализа ускорения металлического стержня с удельной массой m1 при его падении с фиксированной высоты и отскоком от упругого объекта с закрепленным на верхнем его торце датчиком ускорения, отличающийся тем, что с целью определения максимального значения выталкивающей силы упругого объекта производят повторные подобные замеры с другими удельными массами стержней m2, m3, … mk как в сторону уменьшения массы от значения m1, так и увеличения и по формуле:
, где
Fkn - удельная выталкивающая сила упругого объекта на n-й гармонике при ой k-й массе стержня;
a kn - ускорение удельной k-й массы стержня на n-й гармонике;
mk - удельная k-я масса стержня,
рассчитывают удельные выталкивающие силы упругого объекта при k-х удельных массах стержня на n-х гармониках, по наибольшей величине из которых определяют значение удельной массы стержня, при которой наблюдают максимальную выталкивающую силу упругого объекта.

2. Устройство для измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока по п. 1, состоящее из трубки, например, металлической, длиной около 50 см с внешним диаметром 1,5÷1,6 см с приваренным к одному из ее концов фланцем для вертикальной устойчивости, внутрь которой поочередно вставляются стержни разной массы (например, за счет разной длины), на верхних торцах которых через пластилин или специальную мастику крепится датчик ускорения, с нанесенными на их поверхностях рисками в двадцати сантиметрах от конца со стороны фланца, служащие ограничителем высоты подъема, отличающиеся тем, что в качестве согласующего устройства с датчиком ускорения применен спектранализатор с перестраиваемыми полосовыми фильтрами, к выходцу которого в качестве индикатора величины ускорения подключен вольтметр.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении характеристик движения объектов, таких как скорость, ускорение, вибрации и прочее.

Изобретение относится к электрическим микромашинам, а именно к датчикам угловых ускорений (акселерометрам), предназначенным для измерения угловых ускорений контролируемых валов в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Предложенное изобретение относится к области испытания механических систем, которые оценивают по замедлению при выбеге вращающейся детали, и может быть использовано для определения отрицательных ускорений вращающихся частей или систем в целом.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения кажущегося ускорения в системах ориентации и навигации подвижных объектов и путеизмерительных комплексах, а также сейсмических измерениях.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается линейного микроакселерометра с оптической системой. Микроакселерометр включает в себя корпус, две инерционные массы на упругих подвесах, два датчика положения, два компенсационных преобразователя.

Изобретение относится к способам опознавания воздействий на подъемно-транспортную машину. Осуществляя контроль эксплуатации транспортного средства, обнаруживают перегрузки при столкновении транспортного средства.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров ускорения в виброметрии, сейсмологии и акустике. Акселерометр содержит предусилитель и концентрично расположенные, кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов, причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к предусилителю, при этом в него введены второй и третий предуселители, а также второй кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над первым кольцевым пьезочувствительным элементом и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов, снабженных электродами, контактирующими с боковыми поверхностями секторов, при этом оба сектора пары установлены центрально симметрично с противоположной поляризацией, соединены через электроды параллельно и подключены ко второму и третьему предусилителям.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован в приборостроении и машиностроении для измерения ускорения подвижных объектов. Чувствительный элемент акселерометра на поверхностных акустических волнах содержит встречно-штыревой преобразователь, связанный с приемопередающей антенной, и две решетки отражателей, выполненных зеркально-симметричными относительно встречно-штыревого преобразователя и образующих структуру резонатора на поверхностных акустических волнах, при этом он снабжен единой конструкцией, выполненной из монокристаллического кремния, и состоящей из рамки, консоли треугольной формы, основание которой неподвижно прикреплено к рамке с ее внутренней стороны, инерционной массы, находящейся на одной стороне консоли, и пьезоэлектрической пленки, нанесенной на второй стороне консоли, причем встречно-штыревой преобразователь и решетки отражателей нанесены на поверхность пьезоэлектрической пленки, приемопередающая антенна размещена по периметру рамки.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обеспечения взаимозаменяемости пьезоэлектрических вибропреобразователей ускорения (вибродатчиков ускорения), входящих в состав акселерометров или измерительных систем, без дополнительной настройки электронных согласующих элементов акселерометра или измерительных систем.

Устройство (12) определения ускорения содержит блок (21) корректировки нулевой точки для корректировки положения нулевой точки значения сигнала (Gsen) датчика, используя величину корректировки (абсолютное значение для значения (Gd) корректировки) на основе ускорения (Gout), когда транспортное средство переходит от остановленного состояния на наклонной дороге к состоянию движения, и блок (20) ограничения величины корректировки для ограничения величины корректировки, тем самым пресекая вычисление избыточной величины корректировки вследствие неровностей поверхности дороги или перемещения пассажира.
Изобретение относится к устройствам, использующимся при навигации летательных аппаратов, при измерении ускорения. Техническим результатом является повышение достоверности (уменьшения погрешности) за счет включения в прямую цепь интегратора, линеаризующего выходную характеристику системы измерения, и эффективности измерения путем включения в цепь обратной связи частотной части измерения. Технический результат достигается с помощью способа пневматического частотного измерения ускорения движения тела, по которому ускорение инерционной массы преобразуют во входное давление, усиливают, при этом используют аналоговую отрицательную обратную связь по ускорению, сигнал которой суммируют с входным давлением, выходное давление преобразуют в частоту и подают на счетное устройство, отличающийся тем, что по обратной связи подают выходной частотный сигнал, который преобразуют в частоту импульсов постоянной длительности и постоянной амплитуды, преобразуют импульсный сигнал в аналоговой сигнал давления обратной связи для последующего суммирования и интегрируют сигнал в прямой цепи перед нелинейным элементом, выпрямляя выходную характеристику системы. 2 ил.
Наверх