便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由滑輪、繩索、活動(dòng)支架、彈簧秤、砝碼盤、砝碼和可活動(dòng)的量角刻度盤等組成，任選一個(gè)帶邊桌子，固定活動(dòng)支架，通過繩索繞對(duì)應(yīng)的滑輪后分別連接砝碼盤或彈簧秤，在砝碼盤上加減砝碼，達(dá)到平衡后，驗(yàn)證同向力、反向力，其它復(fù)雜條件下的平面匯交力系分力與合力的等效性，通過讀取砝碼質(zhì)量、彈簧秤刻度和測量繩索間平衡條件下的夾角，獲得復(fù)雜的平面匯交力系情況下力的等效與替換、合力與分力的條件，進(jìn)一步驗(yàn)證平行四邊形法則。本裝置只借助重力作為實(shí)驗(yàn)的源動(dòng)力，低碳環(huán)保，彈簧夾式支座可在任意有邊沿的桌子上夾持、安裝和固定，位置隨意可調(diào)，整套裝置簡潔、直觀、易學(xué)，攜帶方便。
【專利說明】便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教育行業(yè)中高中物理、力學(xué)類課程及工程設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析中靜力學(xué)研宄的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種力系，即:各力作用線在同一平面內(nèi)且匯交于一點(diǎn)的力系(稱為平面匯交力系)的等效轉(zhuǎn)換，如:在一個(gè)平面上，多種條件下匯交力的分解與合成、等效與替代的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]各力作用線在同一平面內(nèi)且匯交于一點(diǎn)的力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系是最簡單、最基本的力系。理論力學(xué)中平面匯交力系的解題方法有兩種:即幾何法和解析法。平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一種在一個(gè)平面內(nèi)各種條件，如:作業(yè)線延長線重合、二力、三力及多力交匯一點(diǎn)等情況下檢測受力平衡條件的一種實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在研宄探索匯交力系平衡條件、利用平衡條件求未知力和新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析過程中，也是一種不可或缺的重要驗(yàn)證設(shè)備。目前高中物理中有使用彈簧秤和細(xì)繩測量力的大小與方向的簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方式；結(jié)構(gòu)力學(xué)中檢驗(yàn)桁架受力變形量的使用設(shè)備；而工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，多是測量材料力學(xué)性能的使用設(shè)備，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)其受力性質(zhì)、等效分析、分解與合成進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)的機(jī)器設(shè)備的研宄和應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種通過重物、繩索、彈簧秤、滑輪和量角器搭建的一個(gè)平面匯交力系，完成不同位置施加不同或相同載荷、在不同角度安置不同的重物或彈簧秤，通過繩索與量角器連接起來，達(dá)到平衡時(shí)，繩索間的角度與重物質(zhì)量或彈簧秤測量值的關(guān)系，從而驗(yàn)證平面匯交力系的合力、分力間平衡條件和等效作用，借助于平面匯交力系的實(shí)際重物施加力的重力值、彈簧秤測量值與各繩索之間達(dá)到平衡時(shí)的角度之間的關(guān)系，達(dá)到驗(yàn)證平行四邊形法則的作用，檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)受力條件的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是:量角刻度盤11通過盤軸13固定在量角刻度盤座12上，量角刻度盤座12上安裝量角刻度盤座萬向輪14后放置在桌子1上；滑輪八10通過支架八9和彈簧夾式支座八8安裝在桌子1上；繩索八6的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪八10與彈簧秤八5連接，彈簧秤八5用固定繩索八3與固定欄2固定連接；滑輪817通過支架816和彈簧夾式支座815安裝在桌子1上；繩索818的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪817與砝碼盤825連接使砝碼盤825垂直懸掛，砝碼826放置在砝碼盤825上；滑輪(:20通過支架021、支座旋轉(zhuǎn)盤35和彈簧夾式支座022安裝在桌子1上；繩索019的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪020與砝碼盤八24連接使砝碼盤八24垂直懸掛，砝碼纟23放置在砝碼盤纟24上；滑輪028通過支架036和彈簧夾式支座027安裝在桌子1上；繩索07的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪028與彈簧秤832連接，彈簧秤832用固定繩索84與固定欄2固定連接；滑輪￡30通過彈簧夾式支座￡29固定在桌子1上；繩索￡31的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪￡30與砝碼盤033連接，砝碼034放置在碼盤033 上。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型通過支架和彈簧夾式支座連接滑輪八一2后，用彈簧夾式支座八一2夾持固定在桌子上，繩索八一這分別繞對(duì)應(yīng)的滑輪后分別與砝碼盤和砝碼連接，驗(yàn)證復(fù)雜條件下的平面匯交力系分力與合力的等效性，通過讀取砝碼質(zhì)量、彈簧秤測量值和測量繩索間實(shí)際工作條件下與繩索間的夾角，獲得復(fù)雜的平面匯交力系情況下力的等效與替換、合力與分力的條件，進(jìn)一步驗(yàn)證平行四邊形法則；由于量角刻度盤和量角刻度盤座的水平放置，并有量角刻度盤座萬向輪支撐，可在實(shí)驗(yàn)桌上移動(dòng)，繩索的垂直力經(jīng)過滑輪轉(zhuǎn)變?yōu)樗搅?，所以，量角刻度盤、量角刻度盤座和量角刻度盤座萬向輪的質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響。本實(shí)用新型只借助重力作為實(shí)驗(yàn)的源動(dòng)力，不需要任何其它能力，低碳環(huán)保；彈簧夾式支座可在任意有邊沿的桌子上夾持、安裝和固定，位置隨意可調(diào)，可進(jìn)行任一條件下平面匯交力系的驗(yàn)證，不需要單獨(dú)實(shí)驗(yàn)室和單獨(dú)定制實(shí)驗(yàn)桌，節(jié)省開支，整套裝置可裝箱隨身攜帶，在教室或?qū)嬍业扔胁僮骺臻g的場所均可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡潔、直觀、易學(xué)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是圖1的俯視圖；
[0009]圖3是圖1的左視圖；
[0010]圖4是圖1的I處局部放大圖；
[0011]圖5是圖1的II處局部放大圖。
[0012]圖中:1.桌子，2.固定欄，3.固定繩索八，4.固定繩索8,5.彈簧秤八，6.繩索八，7.繩索0,8.彈簧夾式支座八，9.支架八，10.滑輪八，11.量角刻度盤，12.量角刻度盤座，13.盤軸，14.量角刻度盤座萬向輪，15.彈簧夾式支座8,16.支架8，17.滑輪8，18.繩索8,19.繩索(:,20.滑輪(:,21.支架0，22.彈簧夾式支座0，23.砝碼八，24.砝碼盤八，25.砝碼盤8，26.砝碼8，27.彈簧夾式支座0,28.滑輪0,29.彈簧夾式支座￡,30.滑輪￡,31.繩索2，32.彈簧秤8，33.砝碼盤(:,34.砝碼0，35.支座旋轉(zhuǎn)盤，36.支架0。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0014]一種便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)，是基于多種力在一個(gè)平面內(nèi)匯交一點(diǎn)的，設(shè)計(jì)性創(chuàng)造多種條件下匯交力的分解與合成、等效與替代的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其具體結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，量角刻度盤11通過盤軸13固定在量角刻度盤座12上，量角刻度盤座12上安裝量角刻度盤座萬向輪14后放置在桌子1上；滑輪八10通過支架八9和彈簧夾式支座八8安裝在桌子1上；繩索八6的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪八10與彈簧秤八5連接，彈簧秤八5用固定繩索八3與固定欄2固定連接；滑輪817通過支架816和彈簧夾式支座815安裝在桌子1上；繩索818的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪817與砝碼盤825連接使砝碼盤825垂直懸掛，砝碼826放置在砝碼盤825上；滑輪(:20通過支架021、支座旋轉(zhuǎn)盤35和彈簧夾式支座022安裝在桌子1上；繩索019的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪020與砝碼盤八24連接使砝碼盤八24垂直懸掛，砝碼八23放置在砝碼盤八24上；滑輪028通過支架036和彈簧夾式支座027安裝在桌子1上；繩索07的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪028與彈簧秤832連接，彈簧秤832用固定繩索84與固定欄2固定連接；滑輪￡30通過彈簧夾式支座￡29固定在桌子1上；繩索￡31的一端與盤軸13連接，另一端繞過滑輪￡30與砝碼盤033連接，砝碼034放置在碼盤033上。
[0015]本實(shí)用新型使用時(shí)，分別增減垂直懸掛的砝碼盤八24、砝碼盤825和砝碼盤033上的砝碼八23、砝碼826和砝碼034的質(zhì)量，繩索818、繩索019和繩索￡31因重力的作用，牽動(dòng)盤軸13、量角刻度盤座12和量角刻度盤座萬向輪14在桌子1上移動(dòng)，牽動(dòng)繩索八6和繩索07，使彈簧秤八5和彈簧秤832工作，五力匯交力系達(dá)到平衡后，讀取砝碼八23、砝碼826和砝碼034的質(zhì)量，讀取彈簧秤八5和彈簧秤832的值，在量角刻度盤11上測得繩索八6與繩索818、繩索?:19、繩索07和繩索￡31間在平衡狀態(tài)下的夾角，獲得五力的平衡條件，驗(yàn)證平行四邊形法則。
[0016]松開彈簧秤832，使四力匯交力系達(dá)到新的平衡后，讀取砝碼質(zhì)量和彈簧秤八5的值，測得繩索間在新平衡狀態(tài)下的夾角，獲得四力的平衡條件，驗(yàn)證平行四邊形法則。
[0017]彈簧秤八5和彈簧秤832同時(shí)工作，測量砝碼八23的作用力，驗(yàn)證的是分力；砝碼八23、砝碼826和砝碼034同時(shí)作用在彈簧秤八5上，驗(yàn)證的是合力。
[0018]移動(dòng)彈簧夾式支座八8、彈簧夾式支座815、彈簧夾式支座022、彈簧夾式支座027和彈簧夾式支座￡29，驗(yàn)證力的作用角度對(duì)平衡的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式平面匯交力系的等效實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征是:量角刻度盤(11)通過盤軸(13)固定在量角刻度盤座(12)上，量角刻度盤座(12)上安裝量角刻度盤座萬向輪(14)后放置在桌子(I)上；滑輪(10)通過支架A (9)和彈簧夾式支座A (8)安裝在桌子(I)上；繩索A(6)的一端與盤軸(13)連接，另一端繞過滑輪A (10)與彈簧秤A (5)連接，彈簧秤A (5)用固定繩索A (3)與固定欄(2)固定連接；滑輪B (17)通過支架B (16)和彈簧夾式支座B(15)安裝在桌子(I)上；繩索B (18)的一端與盤軸(13)連接，另一端繞過滑輪B (17)與砝碼盤B (25)連接使砝碼盤B (25)垂直懸掛，砝碼B (26)放置在砝碼盤B (25)上；滑輪C (20)通過支架C (21)、支座旋轉(zhuǎn)盤(35)和彈簧夾式支座C (22)安裝在桌子(I)上；繩索C (19)的一端與盤軸(13)連接，另一端繞過滑輪C (20)與砝碼盤A (24)連接使砝碼盤A (24)垂直懸掛，砝碼A (23)放置在砝碼盤A (24)上；滑輪D (28)通過支架D (36)和彈簧夾式支座D (27)安裝在桌子(I)上；繩索D (7)的一端與盤軸(13)連接，另一端繞過滑輪D (28)與彈簧秤B (32)連接，彈簧秤B (32)用固定繩索B (4)與固定欄(2)固定連接；滑輪E (30)通過彈簧夾式支座E (29)固定在桌子(I)上；繩索E (31)的一端與盤軸(13)連接，另一端繞過滑輪E (30)與砝碼盤C (33)連接，砝碼C (34)放置在碼盤C (33)上。
【文檔編號(hào)】G09B23/10GK204215626SQ201420705488
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月23日
【發(fā)明者】董炯, 王廣浩, 徐允振, 董逸翔 申請(qǐng)人:董炯