Кронштейн с шарнирным соединением

При изучении темы «Сложение и разложение сил» для демонстрации можно применять кронштейн с шарнирным соединением (рис. 7).

На деревянном основании 1 размером 400X150X15 мм устанавливают планку 2, размеры которой указаны на рисунке 8.

Планку изготовляют из 20-миллиметровой фанеру или деревянного бруска (из плотной породы дерева: дуба, бука).

Съемная сантиметровая шкала 3 удерживаемся на штырьках, для которых на боковой поверхности планки надо просверлить отверстия.

В прорезь планки вставляют два ползунка 4 (рис. 9) с зажимными винтами 5 (рис. 10). Нижний ползунок можно закрепить неподвижно на планке кронштейна, тогда для него не нужен зажимной винт.

В обоймах 7 на двух полуосях устанавливают направляющие трубки 9, изготовленные из латуни (рис. 11). Внешний диаметр трубок 10 — 8 мм, внутренний диаметр 6 мм, длина 120 мм. Полуоси припаивают на расстоянии 50 мм от одного из концов трубки (можно просверлить отверстия в трубке, сделать винтовую нарезку. и полуоси ввинчивать).

К большему плечу каждой трубки припаивают указатель угломера, вырезанный из тонкой жести, и обойму 10. Обоймы изготавливают из тонкой жести так, как показано на рисунке 12.

Шкалу динамометра можно сделать из двух стальных про волок (диаметром 3 мм, длиной 200 мм) и полоски жести размером 120X40 мм.

Края полоску изгибают и припаивают к проволокам. На лицевую сторону шкалы наклеивают полоски из плотной бумаги.

При градуировке пружин динамометров на эти полоски наносят тушью деления и проставляют соответствующие числа. Основание шкалы динамометра показано на рисунке 13.

Верхний 13 и нижний 14 стержни кронштейна длиной примерно по 550 мм делают из стальной проволоки (0 5 мм). Верхний стержень с одного конца расплющивается (или опиливается), а нижний стержень должен заканчиваться вилкой, в прорезь которой должен входить расплющенный конец верхнего стержня.

В вилке и расплющенной части верхнего стержня сверлят отверстия ( 0 2 мм) для оси 15 шарнирного соединения. Стержни должны свободно поворачиваться на шарнирной оси и свободно скользить вдоль направляющих трубок.

На стержни надевают муфты 16 длиной 15—-20 мм с зажимными винтами (рис. 14). К муфтам припаиваю/ вырезанные из тонкой жести указатели динамометров, и с помощью шплинта в специальном отверстии муфты крепится конец пружины 17 динамометра.

Пружины 17 динамометра изготовлены из стальной проволоки, причем пружина верхнего динамометра работает на растяжение, а нижнего — на сжатие. Второй конец пружины крепится аналогичным способом на направляющей трубке.

Из стальной проволоки (02 мм) изгибается петля 18 для подвешивания грузиков.

Шкала угломера, шкала динамометра и сантиметровая шкала съемные. Сняв обе шкалы угломеров и сантиметровую шкалу и установив кронштейн на демонстрационном столе, можно получить его теневую проекцию. Если обвести мелом на доске проекцию треугольника кронштейна, то можно рассматривать силы, действующие на кронштейн. Подвижность направляющих трубок, стержней в направляющих трубках и муфт на стержнях дает возможность изменять начальную длину стержней и величину углов кронштейна. Для того чтобы изменить длину стержней, нужно ослабить зажимные винты на муфтах. После изменения длины стержня зажимные винты необходимо вновь затянуть. Затем перемещают соответственно шкалы динамометров так, чтобы при отсутствии нагрузки на кронштейн указатели стояли на нулевом делении. Размеры кронштейна и его форму можно изменять, перемещая ползунки в планке кронштейна.

Прибор может быть использован для решения ряда задач на сложение и разложение сил.

1-й вид задач. По показаниям прибора определить (графически) вес подвешенного к кронштейну груза. Известны углы между стержнями кронштейна и планкой, расстояние между стержнями по планке и силы — сжимающая нижний стержень и растягивающая верхний.

Подвешенный к кронштейну груз закрыт непрозрачным экраном.

2-й вид задач. Определить силу растяжения верхнего стержня или силу сжатия нижнего стержня графическим способом.

Известны: вес грузиков, подвешенных к кронштейну, сила сжатия нижнего стержня (или растяжения верхнего), углы между стержнями кронштейна и планкой, расстояние между стержнями по планке.

Шкала верхнего (или нижнего) динамометра закрыта непрозрачным экраном.