УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЙ ВЕТВЕЙ ГИБКОГО ТРОСА

Устройство относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.
Известно устройство [1] (стр.7, рис. к задаче 1.1.), состоящее из станины, гибкого троса, концы которого шарнирно прикреплены к станине с двух сторон на одном уровне, подвеса с грузом, закрепленного к тросу в его середине.
Основной недостаток известного устройства заключается в том, что оно имеет постоянные параметры, которые не позволяют исследовать зависимость натяжения ветвей троса от угла их наклона. При этом отсутствует возможность и экспериментального определения натяжений в ветвях троса.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в расширении диапазона возможностей устройства, т.е. для обеспечения исследования зависимости натяжений ветвей троса от угла их наклона.
Технический результат достигается тем, что концы троса снабжены пьезоэлектрическими датчиками натяжений, а один из концов троса прикреплен к подвижной опоре, снабженной угловой шкалой и основанием, размещенном в продольном направляющем пазу станины с возможностью его перемещения вдоль паза и жесткого закрепления в любом нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов, а верхний конец подвеса снабжен роликом, который расположен на тросе.
Такое исполнение устройства позволяет подвижную опору перемещать вдоль станины и изменять углы а наклона ветвей троса, а, следовательно, исследовать как теоретически, так и экспериментально зависимость натяжений ветвей троса от углов их наклона.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.
Устройство (фиг.1) состоит из станины 1, неподвижной стойка 2, троса 3, концы которого снабжены пьезоэлектрическими датчиками 4 натяжений. Один конец троса 3 в точке А шарнирно закреплен к неподвижной стойке 2, а другой в точке С - к подвижной опоре 5. Точки А и С расположены на одном уровне. Опора 5 в точке С снабжена угловой шкалой 6, а внизу - основанием 7, размещенным в продольном направляющем пазу 8 станины 1 с возможностью его перемещения вдоль паза и жесткого закрепления в любом нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов 9. По середине троса 3 в точке В расположен подвес 10с грузом 11 на нижнем конце. Верхний конец подвеса 10 снабжен роликом 12, который своим круговым пазом расположен на тросе 3.
Устройство работает следующим образом.
Перемещением подвижной опоры 5 с основанием 7 вдоль паза 8 и закреплением их в нужном положении с помощью резьбовых крепежных элементов 9 устанавливают требуемые углы а наклона ветвей троса 3. Требуемые углы а устанавливают по угловой шкале 6. На подвесе 10 сначала располагают не полный груз 11, а его часть, чтобы обеспечить только натяжение троса 3 и облегчить установку требуемых углов α.. Затем на подвес 10 устанавливают требуемый груз 11. С помощью датчиков 4 и соответствующей измерительной аппаратуры, не показанной на схеме, измеряют натяжения (возникшие усилия) в ветвях троса 3. Ролик 12 выполняет роль шарнира.
Измерив натяжения ветвей троса 3 при разных углах их наклона, например при 10, 20, 30 и т.д. градусах, строят график изменения натяжений ветвей троса в зависимости от углов их наклона. Определив натяжения ветвей троса аналитически, обеспечивают сравнение аналитических, и экспериментальных данных. Все это улучшает качество обучения студентов.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ
1. Сборник задач по теоретической механике/Под ред. К.С. Колесникова.-М.: Наука, 1983. - 320с.