SU1543437A1

SU1543437A1 - Device for demonstration of addition of angular velocities

Info

Publication number: SU1543437A1
Application number: SU884382352A
Authority: SU
Inventors: Михаил Григорьевич Вабищевич; Владимир Васильевич Корчажкин; Тофик Шахмарданович Мусаев; Сергей Николаевич Окс; Михаил Владимирович Семенов
Original assignee: МГУ им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1990-02-15

Abstract

Изобретение относитс к средствам обучени , в частности к учебным приборам по физике, и может быть широко использовано в р де лекционных нагл дных экспериментов по физике при изучении механики, вращательных движений и т.д. Цель изобретени - повышение демонстрационной нагл дности. Сущность изобретени заключаетс в том, что с помощью двух приводов привод т во вращение в взаимно перпендикул рных плоскост х шаровой элемент с метками и по изменению скоростей демонстрируют перемещение мгновенной оси, добива сь этого за счет введени обгонной муфты в кинематическую св зь вращени шарового элемента вокруг горизонтальной оси, исключа при этом ее св зь с вертикальной осью вращени держател шара. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to teaching aids, in particular, to educational devices in physics, and can be widely used in a number of detailed experiments on physics in the study of mechanics, rotational motions, etc. The purpose of the invention is to increase the demonstration potential. The essence of the invention lies in the fact that with the help of two drives the ball element with labels is rotated in mutually perpendicular planes and, by changing speeds, they demonstrate the movement of the instantaneous axis, accomplishing this by introducing an overrunning clutch into the kinematic connection of the rotation of the ball element around horizontal axis, excluding its connection with the vertical axis of rotation of the ball holder. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к средствам обучени , в частности к нагл дным средствам дл демонстраций в физике, и может быть широко использовано в современных курсах физики при изучении механики, вращательных движений и т.д.The invention relates to teaching aids, in particular to inventive means for demonstrations in physics, and can be widely used in modern physics courses in studying mechanics, rotational movements, etc.

Цель изобретени - повышение дегч монстрационной нагл дности.The purpose of the invention is to increase degch of monstration impulse.

На фиг. 1 приведена векторна диаграмма сложени угловых скоростей; на фиг. 2 - графическа схема прибора .FIG. Figure 1 shows the vector diagram of the angular velocity; in fig. 2 is a graphic diagram of the device.

Прибор дл демонстрации угловых скоростей содержит, держатель 1 в виде вертикальной рамл, установленную в нем горизонтально ось 2 с паровым элементом 3, на поверхности которого параллельно эквоториальной плоскости по лини м широт через равныеThe device for demonstrating angular velocities contains, a holder 1 in the form of a vertical raml, horizontal axis 2 installed therein with a steam element 3, on the surface of which is parallel to the equotorial plane along lines of latitudes through equal

промежутки рассто ний нанесены отметки в виде р дов точек, привод вращени держател , состо щий из приемного шкива 4, выполненного монолитным с держателем 1, шкива 5 с редуктором 6 и ремн 7, и дополнительный привод дл вращени оси 2, состо щий из двойного приемного шкива 8, поворотного блока 9, приемного шкива 10, горизонтальной оси 2, мотора с ре- дукдором, на оси которого установлен шкив обгонной муфты 12, ремн 13 и упругого элемента J4. Дл регулировки частоты вращени приводов прибор имеет средства регулировки, состо щие из блоков управлени 15 и 16 и блока питани 17. Шкив редуктора мотора 11 горизонтальной оси 2 шарового элемента 3 выполнен в виде обгонной муфты 12, исключающей вращение вокругthe intervals of distances are marked in the form of rows of points, a rotational drive holder consisting of a receiving pulley 4 made monolithic with a holder 1, a pulley 5 with a gearbox 6 and a belt 7, and an additional drive for rotating an axis 2 consisting of a double receiving pulley 8, rotary unit 9, receiving pulley 10, horizontal axis 2, a motor with a reducer, on the axis of which an overrunning clutch 12 pulley is installed, a belt 13 and an elastic element J4. To adjust the frequency of rotation of the drives, the device has adjustment means consisting of control units 15 and 16 and power supply unit 17. The gearbox motor pulley 11 of the horizontal axis 2 of the spherical element 3 is designed as an overrunning clutch 12, preventing rotation

СЛSL

Јь ОЭ ЈьО О O Ј

со with

оси при включении только мотора 6 привода держател . Выполнение обгонной муфты показано на фиг. 2 (разрез А-А). В,одном направлении осущест- вл етс зацеп шкивов, в противоположном направлении его нет (за счет схождени или расхождени шариков), в результате чего исключаетс горизонтальное движение шара при включен- ном вертикальном движении.axis when you turn on only the motor 6 drive holder. The execution of the overrunning clutch is shown in FIG. 2 (section AA). In one direction, the pulleys are hooked, in the opposite direction there is none (due to the convergence or divergence of the balls), as a result of which the horizontal movement of the ball is prevented when the vertical movement is turned on.

Прибор питаетс от напр жени сети 220/127 В, а сам шаровой элемент балансируетс динамически и статически , чтобы исключить биени , путем введени внутрь поверхности дополни- те(1ьной массы, например пластилина.The device is powered by the mains voltage of 220/127 V, and the ball element itself is balanced dynamically and statically to eliminate the beating, by introducing additional surface inside the surface (1 kg of mass, for example, clay.

Прибор дл демонстрации сложени угловых скоростей работает следующим образом.A device for demonstrating the addition of angular velocities works as follows.

Известно, что сложение угловых скоростей можно рассматривать как слржение векторов. На фиг, 1 показано как складываютс угловые скоростиIt is known that the addition of angular velocities can be considered as the addition of vectors. Fig. 1 shows how the angular velocities add up.

рового элемента. Поэтому при одновременном вращении вокруг обеих осей на шаровом элементе нет точек, которые бы все врем покоились, точки вблизи мгновенной оси лишь замирают на один момент и в дальнейшем при ее смещении вновь приход т в движение, так что следить надо за теми точками , которые поко тс в данный момент .element Therefore, when simultaneously rotating around both axes on a spherical element, there are no points that would rest all the time, points near the instantaneous axis only freeze for one moment, and later when it moves, they start moving again, so you need to keep track of those points that are mc at the moment.

Следует иметь в виду, что система достаточно инерционна и дл установлени определенной угловой скорости требуетс некоторое врем .It should be borne in mind that the system is sufficiently inertial and takes some time to establish a certain angular velocity.

Устройство просто в изготовлении, общедоступно, надежно и стабильно в работе, легко демонстрируетс в лю бых услови х, не требу вспомогательных средств, поэтому может найти широкое применение в учебном процессе как в школе, так и в высших учебных заведени х.The device is simple to manufacture, generally accessible, reliable and stable in operation, easily demonstrated in any conditions, without the need for auxiliary means, therefore it can be widely used in the educational process both at school and in higher educational institutions.

ii

углова скорость . Выбира малыйangular velocity. Choose small

промежуток времени Qt и рассматрива практически пр молинейный отрезок Д5, морено считать, что точка Р будет пе- ре|мещатьс , как показано на фиг, 1. Векторное, сложение двух угловых скоростей здесь сно видно, стоит лишь заметить очевидное подобие получившихс при построении треугольников. « Демонстраци начинаетс с показа вр;ащени шарового элемента вокруг- вертикальной оси, затем мотор 6 с редуктором привода держател выключают и показывают вращение вокруг горизонтальной оси 2, Положение оси вращени хорошо заметно по наличию вблизи нее точек с малыми линейными скорост ми, вдали от оси вращени точки сливаютс в сплошные круги. Не выключа разогнанный мотор 11 с редуктором дополнительного привода горизонтальной оси 2, включают мотор 6 привода держател и, постепенно увеличива его обороты и уменьша обороты мотора J J горизонтальной оси 2 вплоть до его выключени , наблюдают перемещение мгновенной оси вращени шарового элемента от горизонтального к вертикальному положению . Поскольку горизонтальна ось шАрового элемента вращаетс вокруг вертикальной оси держател , мгцовен нй ось также вращаетс в пространстве и перемещаетс относительно ша30time interval Qt and considering almost a straight line segment D5, moreno assume that point P will move, as shown in FIG. 1. The vector, the addition of two angular velocities is clearly seen here, you just notice the obvious similarity of the triangles . "The demonstration begins with the display of the time; around the vertical axis of the ball element, then the motor 6 with the holder drive reducer is turned off and shows rotation around the horizontal axis 2. The position of the rotation axis is clearly visible by the presence of points near it with small linear velocities far from the axis the rotation points merge into solid circles. Not turning off the overclocked motor 11 with the reducer of the additional drive of the horizontal axis 2, turn on the holder drive motor 6 and gradually increasing its speed and reducing the speed of the motor J J of the horizontal axis 2 until it turns off, the movement of the instantaneous axis of rotation of the ball element from the horizontal to the vertical position is observed. As the horizontal axis of the spherical element rotates around the vertical axis of the holder, the MG axis rotates in space and moves relative to the axis 30

3535

4040

Claims

1. An instrument for demonstrating the addition of angular velocities, containing a holder connected by means of a belt drive and an axis installed therein with a spherical element, on the surface of which parallel to the equatorial plane along the lines of latitudes at equal intervals of distances are marked, characterized in that, in order to increase the demonstration consistency, it has an additional drive for rotating the axis of the flame element, consisting of a motor with a gearbox and mounted on the gearbox axis a hub connected via a kinematic link with the axis of the ball element, the holder is made in the form of a vertical frame, and the axis of rotation of the ball element is horizontal, each drive having means for adjusting the frequency of rotation,

2, The device according to claim. in that the kinematic connection between the overrunning clutch and the axis of the spherical element consists of a receiving pulley mounted on this axis, transmitting the camber a connected to the overrunning clutch by means of a belt drive, and a flexible element connected to the pulleys through the swivel block.

45

50

55

"Win