Політехнічний журнал - моделі навчання БАТЬКА

Назва:	БАТЬКО: навчальні моделі.
Автор:	Анонім
Довідково:	1915, том 330 (с. 462-465)
URL-адреса:	http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj330/ar330088

Р. Батько, Секретний гірський хребет, Берлін.

Напевно, ніщо не може зробити урок більш стимулюючим, ніж демонстрація відповідних моделей, на яких закони, про які тільки що обговорювались, також можна наочно продемонструвати оку. Цінність таких моделей тим більша, що стосується особливо важливих законів або процесів, які можуть бути показані на знімку лише за допомогою кінематографії. Виходячи з цих міркувань, для моїх лекцій з машинознавства в Кеніглі. У Бергакадемії Берлін було проведено низку моделей, деякі з яких я хотів би описати далі, оскільки мені ще не відомо про існування подібних моделей. До речі, вони придатні не лише для демонстрацій на лекціях, але й для повчальних простих експериментів, які студенти можуть зробити на них під час уроків.

І. Модель гальмівної стрічки .

Якщо смугу обмотати навколо нерухомого циліндра, а один підвісний кінець навантажити t, інший - T, тоді, як відомо, рівновага існує при припущенні T = t. e μa. Наступна модель призначена для ілюстрації застосування цієї теореми в різних галузях машинобудування. Його основна структура така:

Два диски a та b (рис. 1 та 1a) міцно закріплені на валу, який злегка обертається у двох кулькових підшипниках. При необхідності вал можна утримувати простим способом, так що диски a і b також стають нерухомими. Листове металеве кільце c прикріплене до підшипника, найближчого до великого диска a, і має отвори, рівномірно розподілені по колу. Підшипники розташовані у верхній частині А-стовпів, які в свою чергу стоять на оточуючому чавунному каркасі. Вся справа впирається в дерев’яний каркас, ноги якого можна скласти для зберігання, щоб заощадити місце. Для демонстрації на лекціях виявилося практичним підняти цілу модель, отже, опорні блоки, видимі на рис. 7а.

Як показує рис. 1а, диск a насправді є подвійним диском, що складається із залізного диска з плоскою виїмкою по колу та дерев'яного диска, прикрученого до нього із напівкруглим поглибленням. Тонку сталеву стрічку можна розмістити на залізному диску, і таким чином можна проілюструвати поведінку стрічкового гальма для підйомників, тоді як у паз дерев'яного колеса можна вставити дротяну мотузку, щоб імітувати умови, що виникають у підйомних машинах з тяговими снопами. Диск b служить приводним диском. Для певних експериментів навколо нього обмотується шнур, який за допомогою прикріпленої до нього гирі встановлює вал, а отже, і диск a, що обертається.

Перше використання: доказ речення, що T = t. e μa (рис. 2). Вал закріплений таким чином, що невелика U-подібна заліза (m, рис. 8) із двома вільними кінцями охоплює одне плече диска a, а закритим кінцем прикручується до кільця c. Сталева стрічка або дротяна мотузка розміщується на шківі a і відповідно завантажується з обох кінців. Ваги дисків, розміщених на сковороді, або гранул, залитих у чашу, визначаються пізніше зважуванням.

Другий тип використання: доказ впливу a у формулі T = t. e μa (рис. 3 та 3a).

Між кільцем c і диском a також є важіль d (див. Також рис. 1 і 1a), що обертається на валу, який можна переміщати в різні положення, наприклад d або d '(рис. 3) можна регулювати. На іншому кінці d прикріплений дуже легко рухомий ролик e, який служить напрямним роликом для сталевого ременя. Таким чином, з легкістю можна встановити різні кути загортання.

У разі підйомних тягових підйомних машин також іноді існує значно більший кут обгортання, ніж α = π, наприклад, у випадку підйомних баштових машин. Для того, щоб проілюструвати та вивчити ці взаємозв'язки, направляючий диск f можна просто прикріпити до базового кадру (рис. 4, див. Також рис. 8), який лежить в одній площині з диском a.

Третій тип використання: Як просте стрічкове гальмо (рис. 5 та 5а). Вал знову зроблений вільно обертається. Диск b завантажується вагою Q і намагається повернути вал вліво. Смугове гальмо на диску a, завантаженому G, протидіє цьому. Важіль g з підшипником h (див. Також рис. 8) можна легко прикріпити до основи рами. Один кінець гальмівної стрічки прикріплений до важеля g, а інший кінець до кінцевої точки важеля d. Регулюючи d, кут обертання стрічкового гальма можна знову трохи змінити. Співвідношення Q: G визначається зважуванням. Звичайно, Q також можна додати таким чином, що метою є повернути вал з дисками a і b вправо.

Четвертий тип використання: Як диференціальне гальмо (рис. 6 та 6а). Загальні умови залишаються такими ж, як і для простого стрічкового гальма, лише важіль g замінюється важелем i. Точку прикладання гальмівної стрічки на лівому важелі важеля i можна змінити трьома способами (рис. 6).

П'ятий тип використання: Пояснення умов у підйомній машині тягового шкива (рис. 7 та 7а).

Диск b знову служить приводом із вагою Q. Взаємозв'язки між зростанням | 464 |. Необхідно запобігти ковзанню на диску a а падіння навантаження (P a: P n) можна визначити зважуванням. Направляючий ролик f, згаданий на рис. 4, також можна знову ввімкнути для збільшення кута обмотки.

Усі зміни в окремих видах використання можна здійснити за останнім дизайном моделі за кілька простих кроків. Направляюча шайба f та важелі g (рис. 5) та i (рис. 6) для цього мають власний підшипник, який можна легко та швидко прикріпити до базової рами за допомогою дюбельних штифтів та двох гвинтових гвинтів (див. Також рис. . 8-е).

Модель виконана Максом Колем у Хемніці.

До речі, модель також вчить студентів чомусь іншому, а саме дивитись на коефіцієнти тертя μ, наведені в кишенькових книгах, календарях тощо, з підозрою і не обов'язково клястись ними. Це теж, мабуть, не незначний успіх таких простих експериментів на практиці.

II. Моменти інерції - модель .

Термін інерції, особливо поверхонь, часто є складним. Деяким людям важко усвідомити, що момент інерції Т- або двотаврової балки для певного випадку навантаження може приймати абсолютно різні значення залежно від положення, в якому балка затискається або підтримується. Щоб було легше зрозуміти це за допомогою моделі, я пішов - до речі, за пропозицією професора д-ра. Е. Янке - виходячи з принципу, що прогин стрижня обернено пропорційний його моменту інерції. У випадку бруса довжиною 1, затиснутого з одного боку і завантаженого в кінці концентрованим вантажем P, відомий найбільший прогин. Якщо P, 1 та E залишаються незмінними для різних членів, то це так .

Основна структура моделі така: На дошці є підставка (рис. 9 та 9а), на якій призматичні бронзові стержні S різної форми можуть кріпитися один за одним, які згинаються під впливом тягаря P, прикріпленого до їх вільного кінця . Чим більше відхилення з постійними P, l і E, тим менший момент інерції і навпаки. Тепер було важливо, з одного боку, пройти з найменшими можливими відхиленнями, але з іншого боку це | 465 | Зробити прогини видимими навіть на великі відстані. Для цього біля вільного кінця стержня було прикріплено невелику підставку b, в голівці якої між точками можна легко переміщати алюмінієвий покажчик Z (рис. 10). Покажчик розроблений як дуже нерівний дворукий важіль. На кінці короткого плеча є ролик е (рис. 10), на який спирається вільний кінець штока. Ви можете побачити, як навіть невеликі вигини видно з великої відстані завдяки дуже сильному перекладу вказівника у відповідно прикріпленому масштабі.

Щоб завжди мати можливість встановити покажчик на нульову точку шкали з різною висотою перерізу та ненавантаженим стрижнем, висоту головки невеликої підставки b можна легко регулювати за допомогою гвинтового пристрою (рис. 10).

Зараз мені було важливо показати зміну моменту інерції при виборі різних осей моменту, наприклад x - x, y - y, z - z тощо (рис. 11). Для цього кожен стрижень має циліндричну намистину в точці, де вона вставлена в підставку а, центр якої збігається з центром ваги відповідного поперечного перерізу стрижня (рис. 12). Підшипник штока в статорі a, природно, має циліндричний отвір, відповідний цій гранулі. Таким чином, кожен стрижень в стенді a може злегка обертатися навколо центру ваги і зручно спостерігати результуючу зміну моменту його інерції.

На рис. 9а показано, які перерізи були обрані для брусків. Головка в підставці a має бокову щілину (рис. 13) і її можна затиснути гвинтом, щоб утримувати бруски у вибраному положенні. Для того, щоб нарешті можна було порівняти моменти інерції окремих стрижнів між собою, площа поперечних перерізів окремих стрижнів була зроблена абсолютно однаковою. Лише у випадку стрижня з круглим перерізом зовнішній діаметр був обраний таким самим великим, як у стрижня з повним круглим перерізом, щоб показати, що момент інерції змінюється незначно навіть при відносно великому отворі.