МОДЕЛЬ ПОДВИЖНОЙ ОПОРЫ

Модель относится к наглядным учебным пособиям и может найти применение в учебных лабораториях по теоретической механике.
Известна схема модели [1] для демонстрации реакции подвижной опоры (рис. 54, стр. 48), состоящей из балки, один конец которой шарнирно связан с подвижной опорой с возможностью перемещения ее катков по неподвижной поверхности, а другой - с помощью вращательного шарнира со станиной. На схеме реакции опор показывают с помощью векторов, проведенных в направлении центров окружностей, изображающих шарниры.
Основной недостаток известной модели заключается в том, что она демонстрирует только один случай положения катков на опорной поверхности, а их может быть несколько. Реакции опор, кроме того, каждый раз необходимо изображать.
Задача, на решение которой направлена полезная модель и технический результат от ее использования, заключается в расширении диапазона возможностей устройства, т. е. для демонстрации всех основных форм поверхностей, по которым могут перемещаться катки подвижных опор, и соответствующих направлений их реакций.
Технический результат достигается тем, что станина модели со стороны подвижной опоры снабжена пазом, направленным перпендикулярно направлению балки и выполненным в виде ласточкина хвоста, в котором размещают вставки с различными формами опорных поверхностей, балка составлена из двух пластин прозрачного материала, например оргстекла, жестко связанных между собой с помощью резьбовых крепежных элементов, между которыми расположены векторы внешних сил и реакций связей, выполненных из пластинчатых материалов с возможностью изменения их взаимного положения, щеки подвижной опоры снабжены пластинами с формой векторов,
направленных перпендикулярно основанию опоры, а стойка станины выполнена телескопической.
Такое исполнение модели позволило значительно расширить диапазон демонстрируемых форм опорных поверхностей и обеспечить поворот их реакций вместе с изменением положения подвижной опоры.
На фиг.1 представлена схема модели. На фиг.2-4 изображены различные положения подвижной опоры.
Модель устроена следующим образом.
A
A
Модель (фиг.1) состоит из основания 1 и балки 2, закрепленной с помощью цилиндрического шарнира 3 в точке А к телескопической стойке 4 основания, а в точке В - шарнирно к подвижной опоре 4. Щеки подвижной опоры 5 снабжены вектором 6 (Дд), изображающим реакцию связи опорной поверхности основания 1. Балка 2 выполнена из двух листов прозрачного материала, например, органического стекла, между которыми расположен вектор действующей силы Р, а также составляющие Х и У реакции вращательного шарнира А, выполненные из пластинчатых материалов с возможностью изменения их взаимного положения. Основание 1 со стороны подвижной опоры 5 снабжено пазом в виде ласточкина хвоста, в котором размещают вставки 7 с различными формами опорных поверхностей. На фиг.2 и 3 показаны вставки 7 соответственно с правым и левым наклоном опорных поверхностей. На фиг.4 - вставка 7 с вогнутой формой опорной поверхности, а на фиг.5 - с выпуклой.
Модель работает следующим образом.
B
b
В паз основания 1 вставляют вставку 7 с нужной формой опорной поверхности, например, с горизонтальной (фиг.1) и демонстрируют направление реакции 6 (R), которая расположена перпендикулярно к горизонтальной поверхности. Продемонстрировав одну форму опорной поверхности, демонстрируют другие, например, наклонную плоскость с правым уклоном (фиг.2) и другие (фиг.3-5). При необходимости положение балки 2 корректируют с помощью телескопической стойки 4. Во всех случаях реакция R
связи направляется по общей нормали к соприкасающимся поверхностям катков подвижной опоры и опорной поверхности. Модель позволяет также изменять положение внешней силы Р.
B
Таким образом, появилась возможность демонстрировать несколько случаев формы и расположения опорной поверхности: 7) горизонтальная плоскость; 2) правый наклон плоскости; 3) левый наклон плоскости; 4) вогнутая поверхность; 5) выпуклая поверхность. Реакция связи (R) при этом занимает соответствующее положение.
Очевидно, что значительно расширен диапазон демонстрации направлений реакций связей подвижной опоры во взаимодействии ее с различными формами опорных поверхностей, а также обеспечена возможность изменения положения и направления векторов внешних сил.
Описанная модель, следовательно, значительно повышает наглядность демонстрации действия сил и реакций связей (подвижной опоры) плоской балки, интенсифицирует учебный процесс и повышает его качество.
ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ
1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов. -10-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1986. - 416 с.