ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЛЗУШКИ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Полезная модель относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической и прикладной механике.
Известно устройство [1] (рис.87, стр.64), состоящее из станины, наклонной плоскости с постоянным углом наклона к горизонту, на которой расположена ползушка с грузом, придерживаемая рукой и имеющая основание с таким же углом наклона, как и плоскость.
Основной недостаток известной модели заключается в том, что она имеет конструктивно неизменяемые параметры, которые не позволяют проводить исследования по определению коэффициента полезного действия наклонной плоскости.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в расширении диапазона возможностей модели, т.е. для обеспечения исследования зависимости коэффициента полезного действия наклонной плоскости от угла ее наклона к горизонту.
Технический результат достигается тем, что наклонная плоскость прикреплена к станине с угловой шкалой с помощью вращательного шарнира с возможностью изменения угла ее наклона от нуля до 90° с помощью телескопического стержня, жесткого закрепляемого к станине в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов, а ползушка выполнена в виде рамки, основание которой шарнирно прикреплено к ее передней вертикальной стенке с возможностью изменения утла наклона к горизонту и жесткого закрепления к ней в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов, в переднюю вертикальную стенку ползушки упирается наконечник
динамометра, корпус которого со шкалой жестко связан с телескопической стойкой, основание которой расположено в продольных направляющих станины с возможностью перемещения вдоль станины и жесткого закрепления в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов.
Такое исполнение полезной модели позволяет одновременно изменять углы наклона плоскости и основания ползушки практически от нуля до 90° и измерять горизонтальную силу, необходимую для удерживания ползушки с известным по величине весом груза на наклонной плоскости, с помощью которых и определяется коэффициент полезного действия наклонной плоскости для любого угла ее наклона.
На фиг.1 представлена схема устройства.
Устройство состоит из станины 1, наклонной плоскости 2, которая с помощью вращательного шарнира 3 прикреплена к станине 1. Наклонная плоскость 2 в верхней части шарнирно связана с телескопическим стержнем 4, который с помощью резьбовых крепежных элементов 5 может быть жестко прикреплен к станине 1, обеспечивая нужный угол наклона плоскости к горизонту. На наклонной плоскости 2 расположена рамка 6, основание которой 7 с помощью шарнира 8 прикреплено к передней вертикальной стенке рамки 6 с возможностью изменения угла наклона к горизонту и жесткого закрепления к ней в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов 9. На рамке 6 расположен груз 10, вес которого известен. В переднюю вертикальную стенку ползушки 6 упирается наконечник 11 динамометра 12, корпус которого со шкалой жестко связан с телескопической стойкой 13, основание 14 которой расположено в продольных направляющих 15 станины 1 с возможностью перемещения вдоль станины и жесткого закрепления в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов. Станина 1 имеет угловую шкалу 16.
Прибор работает следующим образом.
ПЛ
С помощью телескопического стержня 4, угловой шкалы 16 и резьбовых крепежных элементов 5 устанавливают нужный угол наклона плоскости 2. Такой же угол наклона устанавливают и основания 7 рамки 6 поворотом ее вокруг шарнира 8 и закрепления в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов 9. На рамку б устанавливают груз 10 с заранее определенным весом Q. В переднюю вертикальную стенку рамки 6 упирают наконечник 11 динамометра 12, жестко прикрепленного к телескопическому стержню 13, основание 14 которого закрепляют в нужном положении в направляющих 15 станины 1. Рамка 6 с грузом 10, стремясь перемещаться вниз по наклонной плоскости 2, давит на наконечник 11 динамометра 12, который показывает величину горизонтальной силы Р, необходимой для удержания рамки 6 с грузом 10 в равновесии. Со стороны плоскости 2 возникает сила Q с которой плоскость давит на основание 7 рамки 6. Эта сила направлена под углом трения скольжения φ между трущимися поверхностями плоскости 2 и основания 7 рамки 6. По величине сил Р и Q определяют коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости.
Если КПД наклонной плоскости определять при разных углах ее наклона, то можно получить зависимость КПД от угла наклона исследуемой плоскости. Налицо расширение диапазона использования прелагаемого прибора.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ
1. Шитиков Б.В. Основы теории механизмов: Учеб. пособие, вып.2, изд. 2-е. -Казань: Казанский химико-технолог. ин-т, 1969. - 66 с.