книги из ГПНТБ / Радченко, А. К. Методика демонстрационного эксперимента по технической механике учебное пособие

Крестообразная колонка . 3 соединяется с большим и малым цилиндрами соединительными трубками 15, кон­

линдре плотное соединение достигается сальником с боль­ шим кожаным манжетом, который представляет собой

двойное кольцо, выштампованное из куска кожи.

Для проведения опытов гидропресс укомплектован следующими приспособлениями:

1)реверсом, представляющим чугунную станину 10

сподвижной стальной платформой 9. Платформа имеет два опорных стержня и специальное гнездо для суха­ рика. Второй сухарик ¡вставляется в гнездо основания;

2)приспособлением для продавливания, состоящим

из матрицы 5 и пуансона 4. Пуансон — это цилиндриче­

ский стержень, один конец которого имеет сферическую

форму, второй — плоскую поверхность с повышенной твердостью (рабочая часть);

опилок, состоящим из конической чугунной отливки с осе­

с пазами, зйікрепленные на основании прибора 2, верхняя планка 3 скользит в пазахщтоек. Верхняя планка и осно­ вание прибора имеют одинаковые прямоугольные отвер­ стия, через которые протягивается резиновый брус 4 с та­ ким же прямоугольным сечением.

В пазу одной стойки и на одном конце верхней план-

6Ѳ

ки имеются по три отверстия диаметром 5 мм, находя­ щихся «а одинаковом расстоянии друг от друга. Они служат для фиксирования верхней планки относительно основания при помощи штыря.

Рис. 2.27

Рис. 2.28

При подготовке прибора для демонстрации сдвига бруса отверстие верхней планки должно находиться над

отверстием основания прибора.

2.4.5. Модель заклепочного соединения

Модель (рис. 2.28) представляет собой две планки 4, соединенные между собой раз'ъемными заклепками. Одна часть заклепки изготовлена в виде головки 2 с круглым стальным стержнем и резиновой втулкой 3, насаженной на этот стержень. Свободный конец стержня имеет резь­ бу, на которую навинчивается замыкающая головка 1 за­ клепки.

61

Соединяемые детали (планки) изготовлены из про­ зрачного органического стекла, что дает возможность на­ блюдать сдвиг и срез заклепки во время демонстрации

опыта (см. рис. 4.10).

2.4.6. Прибор для демонстрации закручивания стального стержня

так, что один его конец защемлен в стойке 4, а на второй

жестко насажен рычаг 1 с приспособлением для подвеши­ вания грузов. Для того чтобы не было прогиба стержня при подвешивании грузов к рычагу, он поддерживается

стойкой 2.

На стальном стержне между стойками жестко наса­

жены два хомутика с рычагами одинаковой длины, кон­ цы которых опираются па соответствующие стержни

индикаторов. Так как при нагружении рычага происходит закручивание испытываемого стального стержня, то по­ вернутся и хомутики, жестко насаженные на стержень,

которые и окажут давление на стержни индикаторов. Прибор предназначен для демонстрации по теме

«Кручение».

* Прибор разработан преподавателями Минского политехниче­ ского техникума.

62

2.4.7. Прибор для демонстрации продольного изгиба стержней

Прибор (рис. 2.30) состоит из двух стоек 4 высотой 500 мм, укрепленных на основании прибора, двух опор­ ных стаканчиков 1 и 6 и планки 5. Планка 5 крепится на свободных концах стоек и служит опорой для стаканчи­

ка 6, который может иметь свободное вертикальное пере­ мещение вдоль паза планки. Второй опорный стаканчик 1

укреплен неподвижно на основании прибора между стой­ ками так, что он находится строго под пазом стойки 5.

Для закрепления испытуемого продольного стержня 7 в стаканчиках имеются четыре приспособления с пазами.

Два приспособления 3 цилиндрической формы могут сво­ бодно вращаться вокруг своей оси в пазах стаканчиков 1 и 6. Они служат для шарнирного закрепления концов стержня в стаканчиках. Другие два приспособления 2

формы параллелепипеда неподвижно вставляются в ста­ канчики 1 и 6 и служат для демонстрации продольного

изгиба стержня с жестко закрепленными концами.

63

Глава З

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ

ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ

3.1. ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ОПЫТЫ ПО СТАТИКЕ

Изучение «Статики» имеет первостепенное значение для понимания почти всех разделов механики. На мате­ риале данной темы основана значительная часть курса

технической механики.

Поэтому в процессе изучения материала особое внима­ ние необходимо уделить формированию основных поня­ тий статики, научить учащихся применять знания к ре­ шению задач практического характера. В решении этих вопросов поможет демонстрационный эксперимент.

3.1.1. Основные понятия и аксиомы

Демонстрационные опыты по данной теме помогут

глубже уяснить физический смысл основных понятий

статики, избежать формализма при решении задач.

Оборудование: 1) набор по статике; 2) три демонстрацион­ ных динамометра; 3) набор грузов; 4) спиральная пружина; 5) те­ лежка; 6) балки.

1. Опыты с деревянной и резиновой балками

Повторим этот опыт с деревянной балкой. Причем де­

ревянная и резиновая балки имеют одинаковое попереч­ ное сечение.

Деформацию балки по внешнему виду можно не за­

метить, но ее можно обнаружить отраженным лучом све­

та (рис. 3.1). Для данного опыта необходимо иметь источ­ ник света, дающий узкий параллельный пучок света, и зеркало, приклеенное к торцу балки. В качестве источни-

64

ка света можно использовать осветитель марки ОИ-19 к

металлографическому микроскопу марки ММУ-3. Узкий пучок света от осветителя падает на зеркальный торец балки и отражается на экран э. При нагружении балки

отраженный пучок света на экране заметно смещается. Этот опыт позволяет подвести учащихся и к воображае­ мому понятию абсолютно твердого тела.

2. Опыты с демонстрационными динамометрами

Закрепим демонстрационный динамометр в штативе и установим стрелку на нуль. К стержням динамометра

подвесим равные грузы, к верхнему стержню — при помо­ щи нити, перекинутой через блок (рис. 3.2, а). Стрелка динамометра по-прежнему показывает нуль.

Опыт позволяет сделать вывод: тело находится в рав­ новесии под действием системы двух сил, равных по мо­

дулю и противоположно направленных, линии действия которых совпадают, т. е. вводим понятие системы двух уравновешенных сил.

К одному стержню динамометра подвесим три груза, ко второму'—два и заметим его показания. Затем к обо­

им стержням одновременно подвесим (снимем) одинако­

вое количество грузов. Показание динамометра не изме­ нилось.

Следовательно, не нарушая действия данной системы сил, можно добавить к этой системе или отнять от нее любую уравновешенную систему двух сил.

На верхний стержень динамометра закрепим пред­ метный столик, к нижнему подвесим систему грузов

(рис. 3.2,в). Перенесем один-два груза на предметный

■столик (рис. 3.2,6). Показание динамометра осталось прежним.

Систему грузов можно сначала поместить на предмет­ ный столик, а затем перенести один-два груза вниз и под­ весить к нижнему стержню динамометра.

Таким образом, всякую силу, не изменяя ее действия, можно переносить вдоль ее направления в любую другую точку.

Два динамометра закреплены так, чтобы их стержни были направлены под углом друг к другу, и при помощи

нитей подвесим к ним груз P (рис. 3.3). Держатели дина­ мометров до конца не ввинчиваем в муфту корпуса. Это дает возможность установиться стержням динамометров по линии натяжения нитей.

направление составляющих сил». При демонстрации это­ го опыта следует особое внимание уделить изменению ве­

личины натяжения нитей T1 и T2 при изменении угла меж­

ду ними. Для этого раздвинем штативы с динамометрами,

а затем сблизим, т. е. изменим угол от минимально воз­ можного его значения до максимального, близкого к 180°. После демонстрации такого опыта учащимся будет

намного легче решать задачи на определение натяжения

тросов, удерживающих груз.

3.1.2. Плоская система сходящихся сил

Демонстрационные опыты по данной теме включают

графическое определение с последующей аналитической проверкой результатов эксперимента, что очень важно при изучении сложения двух сил и разложения силы на две составляющие, условия равновесия тела и особенно при изучении теоремы о равновесии трех непараллель­ ных сил.

Опыты с кронштейном и динамометрами учат пра­

вильно определять направление реакции и дают возмож­

ность проверить теоретические выводы и расчеты на опыте.

Оборудование: 1) набор по статике; 2) три демонстранток них динамометра; 3) набор грузов; 4) кронштейн.

1. Демонстрация теоремы о трех непараллельных силах

Закрепляем на штативах два демонстрационных дина­ мометра так, чтобы их стержни были направлены под углом друг к другу. К стержням при помощи нитей под­ вешиваем плоское тело и устанавливаем динамометры

на нуль, т. е. пренебрегаем силой тяжести плоского тела

68

(рис. 3.4). Стержни динамометров должны установиться по линиям натяжения нитей, для чего держатели динамо­ метров до конца не ввинчиваются в муфту. К любой точ­ ке плоского тела подвешиваем груз.

секаются в одной точке (точку пересечения линий дей­

выбранном масштабе. Треугольник должен быть замкну­ тым.

Опыт позволяет сделать вывод: если три непараллель­

На одном штативе закрепляем два демонстрационных

динамометра так, чтобы стержни их были направлены под углом друг к другу (рис. 3.5). На стержень нижнего

динамометра насаживаем металлическую трубку, через

свободный конец которой проходит нить от стержня

верхнего динамометра. Получили модель кронштейна. Устанавливаем стрелки динамометров на нуль и к

свободному концу нити подвешиваем груз. Динамометры показывают величину усилий, возникающих в нити и стержне. Направление реакций, возникающих в нити и

стержне, удобно отмечать цветными стрелками-вектора­ ми, прикрепленными в точке А при помощи пластилина

(так как кронштейн нагружаем небольшими нагрузками, то деформацию изгиба металлической трубки можно не учитывать, а нить считать нерастяжимой).

69