УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ РАВНОВЕСИЯ ДВУХОПОРНОЙ БАЛКИ

Полезная модель относится к области образования, к средствам обучения в качестве технического средства обучения в ВУЗах, колледжах и др. учебных заведениях, где изучается техническая механика.
Известны типовые задачи по теоретической механике, сопротивлению материалов, в которых имеется балка, одним концом шарнирно закрепленная на опоре, другим концом положена на катки. В середине балки под углом к ее оси, действует некоторая сила. В задаче требуется определить реакции опор. (И.В.Мещерский. Сборник задач по теоретической механике. Москва «Наука», 1986).
Однако, отсутствует возможность наглядно показать равновесие двухопорной балки для лучшего усвоения материала.
Техническим результатом, который достигается за счет использования предлагаемой полезной модели, является целостное представление изучаемой теоремы: «Если тело находится в равновесии под действием n непараллельных сил, то линии действия этих сил пересекаются в одной точке».
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для демонстрации равновесия двухопорной балки, содержащем жесткую балку, шарнирно закрепленную на опоре с одного конца, а другим положенную на катки, балка опирается на станину посредством подвижного шарнира, состоящего из двух подшипников качения с одной стороны, а с другой закреплена в «неподвижном» шарнире, выполненным в виде корпуса с цилиндрической поверхностью, в котором расположены два подшипника качения, при этом на обоих шарнирах закреплены стрелки, показывающие направление реакций в опорах, на балке имеются зацепы, к которым также прикреплена стрелка, характеризующая направление активной силы, а в станине выполнена прорезь и канавка.
Устройство состоит из станины 1 (фиг), в которой выполнена прорезь 2 и канавка 3. На станину опирается жесткая балка 4 с одной стороны посредством подвижного шарнира 5, состоящего из двух подшипников качения 6,7. Причем, к шарниру 5 прикреплена стрелка 8, показывающая направление реакции в этом шарнире. С другой стороны балка 4 закреплена на станине в неподвижный шарнир 9 (теоретически). На самом деле для получения эффекта изменения направления полной реакции в неподвижном цилиндрическом шарнире его конструкция видоизменена и состоит из корпуса с цилиндрической поверхностью 10, в которой шарнир 9 имеет возможность совершать движение по дуге посредством подшипников 11 и 12. К шарниру 9 прикреплена стрелка 13, которая показывает направление реакции в этом шарнире. На балке 4 имеются зацепы 14, 15, 16, к которым прикрепляется стрелка 17, характеризующая направление активной силы, приложенной к балке.
Устройство работает следующим образом. Для демонстрации теоремы достаточно повесить стрелку 17 к любому из зацепов 14, 15 или 16 и потянуть ее вниз под небольшим углом. Стрелка 8 всегда будет направлена вверх, стрелка 13 направиться в точку пересечения линий, по которым направлены стрелки 8 и 17. Для большей наглядности стрелки 8, 13, 17 должны быть как можно длиннее. Для повышения точности при демонстрации шарниры 5 и 9 должны быть тщательно смазаны.
Применение такого демонстрационного устройства в качестве наглядного пособия на занятиях по теоретической механике будет способствовать лучшему усвоению материала студентами. Преимуществом данного устройства является расширение возможностей за счет устанавливающегося шарнира.