Лабораторные занятия (5)
Механизмы П. Л. Чебышева
Здесь пойдет речь об очень интересных механизмах. Они называются шарнирно-рычажными, потому что составлены из разных рычагов, соединенных шарнирами. Такие механизмы в технике можно встретить везде. Тепловоз, экскаватор, швейная машина, автомобиль, станок-автомат — да, пожалуй, любая сложная машина включает в себя какой-либо рычажный механизм. Много замечательных механизмов было изобретено П. Л. Чебышевым, гениальным русским математиком и механиком. Один из создателей науки о механизмах, человек, который создал теоретический аппарат для расчета движения хитроумных механических сочленений, Чебышев был и замечательным инженером. Его всегда интересовало практическое применение полученных формул и результатов исследований. Зачастую ученый сам брался за инструменты и строил модели своих механизмов.
Механизм для преобразования качательного движения во вращательное
Перед вами одна из моделей Чебышева. Это пример решения задачи о том, как превратить качательное движение рычага во вращательное. Ведущим в механизме является рычаг АС`. За одно полное качание (прямой и обратный ход) этого рычага звено КН делает полный оборот. Если точно выдержать размеры, то модель этого механизма, как и все прочие, можно построить самим и использовать их для демонстрации на уроках физики и машиноведения.
Делать их лучше всего из металла, но подойдут и плексиглас, и многослойная фанера.
В точках К, F, С и С` оси рычагов закреплены в подставке.
Размеры звеньев: АВ=ВС=ВМ=1; АС`=0,545; МD=1,61; FD=0,71; GF=1,33; GH=1,36; КН=0,39. Расстояния между неподвижными точками: СС`=1,325; CF=1,6; C`F=2,6; KF=2,11; СK=3,29. Угол ω (омега) рычага АВМ равен 80°. Здесь размеры звеньев даны в так называемых относительных величинах. Как ими пользоваться? Предположим, за единицу принята величина отрезка длиной 150 мм. Тогда длина звена GH будет равна 150*1,36=204 мм, а расстояние между точками С и С`=150*1,325=198,75 мм и т. д.
После того как изготовлены все звенья механизма, размещение их на подставке не представляет большого труда. Чтобы модель хорошо работала, звено КН следует делать в виде массивного диска-маховика, иначе в мертвых точках звено КН придется подталкивать.
Шестизвенный механизм с остановками в крайних положениях
Видали вы когда-нибудь такую машину, чтобы колесо крутилось, а рычаг, соединенный с колесом, стоял в то же время на месте? Больше того: постоял, постоял, потом повернулся и опять остановился, но уже в другом положении? Наверное, не видали. А такой механизм можно построить, только соединять колесо с рычагом надо определенным образом через систему промежуточных рычагов. Особенность этого механизма заключается в том, что при непрерывном вращении кривошипа АС` звено DF совершает? колебательные движения с остановками в крайних положениях. Механизмы с остановками широко используются в машинах-автоматах. Размеры звеньев: АВ=ВС=ВМ=1; АС`=0,43; MD=3,34; DF=0,41.
Расстояние СС`=1,15; CF=1,47; CF=2,51.
Угол ω в рычаге АВМ равен 265°.
«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой
Химический гигрометр Диапозитив легко превратить в химический гигрометр, который довольно точно будет предсказывать погоду. Сфотографируйте какой-нибудь ландшафт, в котором было бы много воды и растительности. Позитивный отпечаток сделайте на фотопластинке. Получится диапозитив. После промывки опустите диапозитив на 15 минут в 10-процентный раствор азотнокислого кобальта и, не промывая его, высушите. Когда он высохнет, закрасьте изображенные на…
Апельсин и свеча Это очень эффектный опыт. Возьмите корку свежего апельсина и выдавите сок, направив его в пламя свечи. Эфирные масла, содержащиеся в апельсиновой корке, легко воспламеняются и сгорают. (См. цветной рисунок).Цветные кольца Начертите черной тушью на листе плотной бумаги фигуру, изображенную на цветном рисунке. Наклейте ее на картон и сделайте волчок. При вращении этого…
Резонанс Укрепите 50-сантиметровую железную проволоку поперек 2 деревянных подставок, как показано на рисунке. Железный болт, обмотанный несколькими сотнями витков звонкового провода, будет электромагнитом. Включите его обмотку в сеть переменного тока последовательно с электрической плиткой и начинайте натягивать проволоку, вращая гвоздь (см. рисунок). Когда натяжение достигнет некоторой величины, проволока начнет сильно вибрировать. Это произойдет тогда, когда…
Флотация и отсадка. Не всегда уголь, добытый из земли, можно сразу сжигать в топке: часто он бывает перемешан с пустой породой. Для очистки угля от породы используют различие их свойств: разницу в удельном весе, способность смачиваться водой и т. п. Удаление из угля всего «пустопорожнего», очистка его от вредных минеральных примесей называется обогащением. Разделение угля…
«Пустая» бутылка Вставьте воронку в горлышко бутылки и «вмажьте» ее пластилином так, чтобы воздух не мог проходить между воронкой и горлышком. Быстро влейте в воронку полчашки воды. Вода не выльется в бутылку. Почему? Потому что воздуху, который находится в бутылке, некуда деться, и он преградил дорогу воде. Значит, чтобы влить воду в бутылку, из нее…
Плотность масла Отношение плотности масла и воды можно измерить с помощью прямой стеклянной трубки, поддерживаемой вертикально в стакане воды, как показано на рисунке. Наливайте масло в трубку, пока оно не вытеснит воду со дна и давления не уравновесятся. Это случится тогда, когда масло начнет просачиваться в воду. Чтобы найти плотность масла, измерьте высоту уровня двух…
Утонет ли рыба? Оказывается, щука, и другие мелководные рыбы вполне могут утонуть в глубоководных местах озер, океанов и морей. В подтверждение сказанному можно поставить опыт. Налейте воды в стеклянный цилиндр диаметром 4—5 см и высотой 30—40 см и опустите в него флакон, на горлышко которого надет тонкостенный резиновый мячик. Если воздуха в мячике мало, а…
Форма и прочность Как сильно влияет форма изделий на его прочность, видно из опыта, представленного на рисунке. Пустая коробка из-под спичек, состоящая из взаимно перпендикулярных тонких пластинок, которые сами по себе в отдельности очень непрочны, выдерживает нагрузку на сжатие, превышающую в 1000 раз ее собственный вес. Волчок-перевертыш На рисунке 1 показан шарик, из которого торчит…
Механизм пресса Следующий механизм — модель пресса. Работает такой пресс не хуже гидравлического. Сложное движение шатуна А`А» (ведущее звено) преобразуется в поступательное движение ползуна Т. Оси С` и С» неподвижны. Размеры звеньев: А`С` = А» С» = 1; КМ = 0,211; А`А» = 0,198. Расстояние С`С» = 1,105. Чем длиннее свободный конец шатуна, тем меньшее…
Законы механики 1. Когда автомобиль движется, он отталкивает в обратном направлении полотно дороги. Это проявление третьего закона Ньютона можно продемонстрировать с помощью любой заводной игрушки. Установите ее на доску, свободно подвешенную на веревочках. Для того чтобы пружина игрушки не раскручивалась, привяжите ниткой заводной ключ к корпусу игрушки. После того как доска перестанет раскачиваться, пережгите нитку….