МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЛЛЮСТРАЦИИ ТЕОРЕМЫ О ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПЕРЕНОСЕ СИЛЫ

Модель для иллюстрации теоремы о параллельном переносе силы
Предлагаемая модель относится к учебно-наглядным пособиям по теоретической механике и предназначена для наглядной иллюстрации теоремы, лежащей в основе приведения сил к одному центру по методу Пуансо.
Известно устройство для сравнения сил и моментов, ось которого перпендикулярна плоскости действия сил - рычаг 1. Именно это устройство в нашем приборе взято за прототип.
Недостатком этого устройства является малая наглядность, например, при демонстрации теоремы о параллельном переносе силы 2.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение наглядности демонстрации сравнения сил и моментов в частности иллюстрирования и экспериментального подтверждения теоремы о параллельном переносе силы.
Технический результат достигается тем, что модель, состоящая из рычага, имеющего горизонтальную ось вращения, снабжена набором грузов с петлями для подвешивания их в разных точках рычага, а на рычаг нанесена линейная шкала.
Модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид модели, а на фиг.2 схема ее работы.
Модель состоит из рычага - 1, имеющего горизонтальную ось вращения. На рычаг нанесена линейная шкала. Модель снабжена набором грузов известных масс - 2, имеющих петли, для подвешивания в разных точках рычага.
Известно, что действие силы на твердое тело не изменится, если точку приложения силы перенести вдоль её линии действия в любую другую точку тела 2.
Если же силы перенести параллельно своему первоначальному положению в другую точку тела, не лежащую на её линии действия, то действие силы на тело изменится.
Однако, можно осуществить параллельный перенос силы в любую другую точку тела, не изменяя её действие на тело. Но при этом нужно приложить к телу вращающий момент, компенсирующий параллельный перенос силы. Величина этого вращающего момента равна моменту переносимой силы, приложенной в первоначальной точке, относительно той точки, в которую переносится сила 2. Именно в этом заключается теорема, для наглядной иллюстрации которой, предназначена предлагаемая модель.
Прибор используется следующим образом. Твёрдое тело, на которое будем в разных его точках действовать силами - это рычаг. Его статическое состояние равновесия в горизонтальном положении.
Нагружают рычаг слева и справа от оси вращения разными грузами на разных ра стояниях от оси, так, чтобы наблюдалось равновесие рычага (фиг. 2,а). На фиг.2 для ясности изображены единичные массы m и единичные длины а. Переносят, например, правый груз массы m параллельно первоначальному положению (все грузы действуют на рычаг вертикально) на одну единицу длины вправо. Действие силы на тело изменилось: равновесие рычага нарушилось (фиг. 2,6). Согласно теореме, чтобы действие силы при её параллельном переносе не нарушалось, надо к рьлагу приложить вращающий момент, компенсирующий перенос. Он равен моменту переносимого груза, приложенного в старой точке А относительно новой точке приложения В, т.е. надо пршля :ть момент m-g-a, действующей против хода часовой стрелки. Привешиваем, например, к рычагу слева от оси ещё одну единичную массу на единичном расстоянии от оси. Равновесие рычага восстанавливается
(фиг. 2,в). Следовательно, параллельный перенос силы из точки А в точку В при добавлении компенсирующего момента не изменил состояния тела.
Опыт можно сколь угодно повторять, беря другие грузы и другие расстояния их от оси рычага. Р1менно таким образом экспериментально подтверждается и наглядно иллюстрируется теорема о параллельном переносе силы.
) I
Формула полезной модели
Модель для иллюстрации теоремы о параллельном переносе силы, состоящая из рычага, имеющего горизонтальную ось вращения, отличающаяся тем, что модель снабжена набором грузов с петлями для подвешивания их в разных точках, а на рычаг нанесена линейная шкала
Источники информации: 1.М.М.Гернет. Курс теоретической механики.-М., Высшая школа, 1963 (прототип)
2.С.М. Тарг. Краткий курс теоретической механики М., Высшая школа, 1986
,