УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО МЕХАНИКЕ

Полезная модель относится к демонстрационным наглядным пособиям, предназначенным для применения в учебном процессе, в частности, к приборам, которые используются при изучении раздела балансировки быстровращающихся тел в курсах технических дисциплин (теоретическая механика, теория машин и механизмов, сопротивление материалов, динамика вращающихся тел, например снарядов, торпед и т.д.).
Известен учебный прибор по механике для статической балансировки, содержащий диск, установленный на вертикальной стойке, и грузы, для перемещения которых и их фиксации выполнены прорези радиальные или концентрические относительно оси вращения диска (Соколов B.C. и др. Об использовании демонстрационных моделей при изложении курса теоретической механики / Актуальные проблемы технологического и профессионально-педагогического образования: сборник научных статей. Ч.2; / отв. ред. Ю.Ф.Мелихов; Курск, гос. ун-т. Курск, 2006. - С.56-59). Грузы представляют собой болтовые соединения.
Недостатком прибора является неудобство его использования при изложении курсов технических дисциплин, т.к. грузы представляют собой резьбовые соединения и для их установки на диске необходимо время, которое ограничено рамками урока. Кроме того, в диске выполнены прорези для перемещения грузов, это усложняет конструкцию прибора.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции и использования прибора.
Технический результат достигается тем, что учебный прибор по механике, содержит стойку, подвижно соединенный с ней плоский диск с возможностью вращения в вертикальной плоскости вокруг своей динамической оси и грузы с возможностью перемещения по поверхности диска и фиксации на ней, причем грузы имеют не менее одной плоской
части своей поверхности, изготовлены из материалов, обеспечивающих удержание их в любом месте диска магнитными силами.
Заявленный отличительный признак обеспечивает достижение поставленной цели - упрощения конструкции балансировочного устройства, выражающегося в том, что отпадает необходимость изготовления специальных прорезей в диске (обычно радиальных или концентрических с центрами на оси вращения диска) для перемещения грузов по диску и фиксации на нем грузов с помощью болтового соединения.
i
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен прибор в двух проекциях, на фиг.2 - сложение векторов D.
Учебный прибор содержит стойку 1, диск 2, установленный на стойке с возможностью вращения в вертикальной плоскости, и грузы 3, удерживающиеся на диске 2 магнитными силами.
Прибор работает следующим образом.
На диске 2 устанавливаются грузы 3 с известными массами и положениями их центров, в качестве которых рационально использовать прямоугольные или круглые (сплошные или кольцевые) магниты, центры масс которых расположены в центрах их материальной симметрии. Для каждого из N грузов определяются векторы дисбалансов по формуле,
гдe K=1, 2, 3, ... (i=K).
Далее, определяется результирующий вектор дисбаланса (по аксиоме параллелограмма)
и уравновешивающий его (согласно 3-му закону Ньютона) вектор дисбаланса
I
где ρ и Mi соответственно радиус-вектор и масса уравновешивающего груза.
о
о
Теперь на линии действия D на диске устанавливают, например, груз массой М на расстоянии ρ, меньшем радиуса диска 2, по формуле
К
К
Процедура статической балансировки отражена на фиг.2 для случая трех грузов (N=3), имитирующих, например, маховики, размещенные на валу, ось вращения которого совпадает с осью вращения диска. На фиг.2 принято, что К-й груз-магнит имеет соответственно массу m и удален от оси вращения на расстоянии ρ.