СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ УПРУГОГО ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ОТСКОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MEASURING OF EJECT FORCE OF ELASTIC OBJECT BY RECOIL METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

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.
k
.
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 m
n
Задача данного изобретения - определить величину удельной массы стержня, при которой на одной из его гармоник w будет наблюдаться максимальная сила выталкивания.
1
2
k
1
Поставленная задача решается спектральным анализом ускорений при падении с фиксированной высоты металлического стержня с различными удельными массами m, m, ... m как в сторону уменьшения массы от значения m, так и увеличения и последующего отскока от упругого объекта с закрепленным на верхнем его торце датчиком ускорения [2] и по формуле:
kn
k
kn
F=m·a, (1), где
kn
F - удельная выталкивающая сила упругого объекта на n-й гармонике при k-й удельной массе стержня;
k
m - k-я удельная масса стержня;
kn
a - 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.
k
1
1
2
Например, при установленном полосовом фильтре w=62,8рад/с и массе стержня m =1,1 кг/см, вольтметр, отградуированный на измерение ускорения в единицах земного притяжения - g, показал величину а=0,88g. Следовательно, это значение ускорения должно быть вписано в квадрат таблицы, который находится на пересечении строки «a»(g) и столбца w=62,80 рад/с.
1
2
3
k
2
2
2
После заполнения всех квадратов строки «a» 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 m=1,5 кг/см и m=1,8 кг/см определяют удельное давление, при котором выталкивающая сила упругого объекта будет максимальная (которой оказалась удельная масса m=l,5 кг/см).
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.