SU1100636A1 - Устройство дл демонстрации законов динамики - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЗАКОНОВ ДИНАМИКИ, содержащее две расположенные на газостатических направл ющих каретки, на одной из которых установлен двигатель, с валом которого соединена одним концом нить, а на другой - стойка дл  закреплени  свободного конца нити и сменный груз, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и удобства проведени  эксперимента, двигатель вьшолнен В виде пневмотурбины, имеющей расположенный по ее оси перпендикул рно направл ющим штуцер и коллекторную кольцевую полость, сообщающуюс  со штуцером и соплами турбины, -а на опорных элементах каретки, несущей Двигатель, установлены сообщаюпщес  с полостью направл ющих и штуце-.. ром воздухопроводы.g

Description

Изобретение относитс  к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано дл  демонстрации второго и третьего законов динамики в учебном процессе в высших и средних специальных учебных заведени х. Известно устройство дл  демонстрации законов динамики, содержащее две расположенные на газостатических направл ющих каретки, на одной из KOTop установлен двигатель, с валом которо соединена одним концом нить, а на др гой - стойка дл  закреплени  свободн го. конца нити и сменный груз L 1 |. Недостатком известной установки  вл етс  наличие помех, вли ющих на точность зкспериментов, по вл ющихс  из-за соединени  подвижной каретки с источником тока посредством проводов что налагает дополнительные св зи на движение каретки. Кроме того, исполь зование внешнего источника тока, установленного на основании, создает н удобства при демонстрации, так как требует значительной предварительной подготовки зкспериментов (необходимость подключени  проводов и их размещени  на штативе). Цель изобретени  - повьш1ение точности и удобства проведени  эксперимента . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  демонстрации законов динамики, содержащем две расположенные на газостатических направл ющих каретки, на одной из которых установлен двигатель, с валом которого соединена одним концом нить, а на другой - стойка дл  закреплени  свободного конца нити и сменный груз, двигатель вьшолнен в виде пневмотурби ны, имеющей расположенный по ее оси перпендикул рно направл ющим штуцер и коллекторную кольцевую полость, сообщающуюс  со штуцером и соплами турбины, а на опорных элементах карет ки, несущей двигатель, установлены сообщающиес  с полостью направл ющих и щтуцером воздухопроводы. На фиг.1 изображено устройство дл  демонстрации законов динамики, общий вид, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - турбина, разрез, на фиг.5 турбина , вид сверху. Устройство дл  демонстрации законов динамики содержит установленные на основании 1 газостатические направ л ющие 2, на которых размещены две 1 6 3 и 4 одинаковой подвижные каретки 3 съемно установлен массы. На каретке двигатель, выполненный в виде пневмо турбины, состо щей из корпуса 5, стакана 6, ротора 7, крышки 8, вертикально расположенной оси 9, на которой установлены подшипники 10 и втулка 11. На наружных кольцах подшипников 10 установлена катушка 12, жестко соединенна  с ротором 7. Между корпусом 5 и стаканом 6 образована коллекторна  кольцева  полость 13, сообщающа с  с полостью направл ющих 2, через радиальные каналы 14, штуцер 15, расположенный в пневмотурбине по ее оси и герметично установленный в вертик.альном отверстии каретки 3, и воздухопроводы 16 и 17, установленные на опорных элементах 18 и 19 каретки 3. В стакане 6 имеютс , например, четыре сопла 20, сообщающиес  с кольцевой полостью 13 и направленные по касательным в сторону рабочих поверхностей лопастей 21 ротора 7. На катушке 12 закреплена и намотана нить 22, другим концом соединенна  с жестко св занной с кареткой 4 стойкой 23, на которой установлен съемный груз 24 с заданной массой. Нить 22 может быть соединена, как вариант, со стойкой 25, установленной на основании 1. На входе в газостатические направл ющие 2 на штуцере 26 с продольными отверсти ми 27 установлен распределительный клапан, выполненный в виде поворотной втулки 28 с отверсти ми 29, одинаковыми по форме и размером с отверсти ми 27. Дл  поворота втулки 28 имеетс  закрепленный на ней рычаг 30, пружина 31 и ограничительные упоры 32 и 33. Дл  дистанционного управлени  рычагом 30 имеетс  электромагнит 34. Устройство работает следующим образом . В случае одновременной демонстрации второго и третьего законов динамики (Ньютона) подвижные каретки 3 и 4 без груза 24 устанавливают в крайних левом и правом положени х. Свободный конец нити 22 закрепл ют на стойке 23 каретки 4. Поворотна  втулка 28 посредством прутккны 31 и упора 32 занимает исходное положение, при котором отверсти  29 совмещены с отверсти ми 27 штуцера 26. При этом воздух от источника сжатого воздуха выходит в атмосферу и давление воздуха в полых газостатических направл ющих 2 падает до минимума, исключаю щего движение кареток 3 и 4. Дл  приведени  кареток 3 и 4 в движение поворотную втулку 28 с помощью рычага 30 вручную или дистанционно , электромагнитом 34 устанавливают в другое крайнее положение до упора 33, при котором отверсти  27 штуцера 26 перекрываютс  перемьмками втулки 28. При этом давление в газостатических направл ющих 2 мгновенно достигает рабочего значени , между каретками 3 и 4 и газостатическими направл ющими 2 образуетс  воздушна  подушка, исключающа  трение между ними, а воздух из воздушной подушки, попадающий на лопасти 21 ротора 7 через воздухопровод 16 и 17, отверстие в штуцере 15, радиальные каналы 14, коллекторную кольцевую полость 13 и сопла 20, начинает вращать ротор 7 пневмотурбины . Нить 22 нaмaтывaetc  на катушку 12, и каретки 3 и 4 начинают сближать :с  с ускорением, демонстриру  второй и третий законы динамики. Так как силы действу19щие на каретки 3 и 4,одинако вы и массы кареток равны, то встрет т с  они посредине газостатических найравл ющих 2. Затем демонстрацию повтор ют при разной массе кареток 3 и И 6 4, дл  этого устанавливают груз 24 на каретке 4. В результате более лёгка  каретка 3 пройдет большой путь и каретки 3 и 4 встрет тс  ближе к тому краю газостатических направл ющих 2, где была каретка 4. В случае демонстрации только второго закона Ньютона каретку 3 устанавливают в левом крайнем положении, а свободный конец нити 22 закрепл ют на стойке 25, установленной на основании 1. При пуске установки нить 22 наматываетс  на катушку 12, сообща  каретке 3 движение с ускорением. Предложенное устройство повышает точность эксперимента благодар  выполнению двигател  в виде пневйотурбины , питающейс  от воздушной подушки , образующейс  под кареткой, вследствие чего не требуютс  специальный источник питани , как в прототипе, и, соответственно, провода, соедин ющие его с двигателем на каретке, что исключает возникающие от наличи  проводов .помехи в законах движени  кареток . Кроме того, повьш1аетс  удобство пользовани  установкой, так как при подготовке демонстрации не требуетс  осуществл ть подключение двигател  к источнику питани .

6- В

Фиг.З

8

20

7

/

Фиг Л

22

/J

фаг. 5

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДОЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЗАКОНОВ ДИНАМИКИ, содержащее две расположенные на газостатических направляющих каретки, на одной из которых установлен двигатель, с валом которого соединена одним концом нить, а на другой - стойка для закрепления свободного конца нити и сменный груз, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и удобства проведения эксперимента, двигатель · выполнен в виде пневмотурбины, имеющей расположенный по ее оси перпендикулярно направляющим штуцер и коллекторную кольцевую полость, сообщающуюся со штуцером и соплами турбины, а на опорных элементах каретки, несущей Двигатель, установлены сообщающиеся с полостью направляющих и штуце-,. ром воздухопроводы. g

   I на штативе). изобретения - повышение точудобства проведения экспери30