Jurnal Politehnic - Modele de predare TATĂL

Titlu: TATĂL: modele de predare.
Autor: Anonim
Referinţă: 1915, volumul 330 (pp. 462-465)
Adresa URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj330/ar330088

De R. Father, Secret Mountain Ridge, Berlin.

Probabil că nimic nu ar putea face o lecție mai stimulantă decât demonstrarea modelelor adecvate pe care legile tocmai discutate pot fi, de asemenea, vizibil demonstrate la vedere. Valoarea unor astfel de modele este cu atât mai mare când vine vorba de legi sau procese deosebit de importante, care pot fi afișate doar în imagine prin cinematografie. Pe baza acestor considerații, pentru prelegerile mele despre știința mașinilor la Königl. Bergakademie Berlin a realizat o serie de modele, dintre care aș dori să le descriu în cele ce urmează, deoarece nu am știut nimic despre existența unor modele similare. Apropo, acestea nu sunt potrivite doar pentru demonstrații la cursuri, ci și pentru experimente instructive și simple pe care elevii le pot face în timpul tutorialelor.

modele

I. Modelul benzii de frână .

Dacă o bandă este înfășurată în jurul unui cilindru staționar și un capăt suspendat este încărcat cu t, celălalt cu T, atunci, după cum se știe, echilibrul există sub presupunerea T = t. e μa. Următorul model este destinat să ilustreze aplicarea acestei teoreme în diferite ramuri ale ingineriei mecanice. Structura sa de bază este următoarea:

Două discuri a și b (Fig. 1 și 1a) sunt fixate ferm de un arbore care se rotește ușor în doi rulmenți cu bile. Arborele poate fi ținut într-un mod simplu, dacă este necesar, astfel încât discurile a și b să devină, de asemenea, imobile. Un inel din tablă c este atașat la lagărul cel mai apropiat de discul mai mare a și are găuri distribuite uniform în jurul circumferinței sale. Rulmenții sunt situați în partea superioară a stâlpilor A, care la rândul lor stau pe un cadru circumferențial din fontă. Întregul lucru se sprijină pe un cadru de lemn, ale cărui picioare pot fi rabatate pentru a economisi spațiu în timpul depozitării. Pentru demonstrație în cadrul prelegerilor, sa dovedit a fi practic ridicarea întregului model, de aici și blocurile de sprijin vizibile în Fig.

Discul a este în realitate, așa cum arată Fig. 1a, un disc dublu, format dintr-un disc de fier cu o adâncitură plată pe circumferință și un disc de lemn înșurubat pe el cu o adâncitură semicirculară. O bandă subțire de oțel poate fi așezată pe discul de fier și astfel poate fi ilustrat comportamentul unei frâne de bandă pentru palanuri, în timp ce o cablu de sârmă poate fi introdus în canelura roții de lemn pentru a imita condițiile care apar la mașinile de ridicat cu snopi de tracțiune. Discul b servește ca disc de unitate. Pentru anumite experimente, un cablu este înconjurat în jurul său, care, prin intermediul unei greutăți atașate la acesta, fixează arborele și, astfel, și discul a în rotație.

Prima utilizare: dovada propoziției că T = t. e μa (Fig. 2). Arborele este fixat prin aceea că un fier mic în formă de U (m, Fig. 8) cu cele două capete libere îmbrățișează un braț al discului a, în timp ce este înșurubat cu capătul închis la inelul c. Banda de oțel sau cablul de sârmă este plasat pe scripete a și încărcat corespunzător la ambele capete. Greutățile discurilor așezate pe tigaie sau ale peletelor turnate într-un castron sunt determinate ulterior prin cântărire.

Al doilea tip de utilizare: dovada influenței lui în formula T = t. e μa (Fig. 3 și 3a).

Între inelul c și discul a există încă o pârghie d, rotativă pe arbore (vezi și figurile 1 și 1a), care poate fi mutată în diferite poziții, de ex. d sau d '(Fig. 3) pot fi setate. La celălalt capăt al lui d este atașată o rolă e foarte ușor mobilă, care servește drept rolă de ghidare pentru centura de oțel. În acest fel, pot fi setate cu ușurință diferite unghiuri de înfășurare.

Și în cazul mașinilor de ridicat cu rola de tracțiune, există uneori un unghi de înfășurare semnificativ mai mare decât α = π, de ex. pentru palanele turnului. Pentru a ilustra și examina aceste relații, un disc de ghidare f poate fi atașat la cadrul de bază într-un mod simplu (Fig. 4, vezi și Fig. 8), care se află într-un plan cu discul a.

Al treilea tip de utilizare: ca frână simplă cu bandă (Fig. 5 și 5a). Arborele este din nou rotativ liber. Discul b este încărcat cu greutatea Q și încearcă să rotească arborele spre stânga. Frâna de bandă de pe discul a, încărcată cu G, contracarează acest lucru. Pârghia g cu rulment h (vezi și Fig. 8) poate fi atașată cu ușurință la cadrul de bază. Un capăt al benzii de frână este atașat la pârghia g, iar celălalt capăt la punctul final al pârghiei d. Prin ajustarea d, unghiul de înfășurare al frânei de bandă poate fi modificat din nou ușor. Raportul Q: G este determinat prin cântărire. Desigur, Q poate fi adăugat și în așa fel încât scopul să fie să rotească arborele cu discurile a și b spre dreapta.

Al patrulea tip de utilizare: ca frână diferențială (Fig. 6 și 6a). Condițiile generale rămân aceleași ca la frâna simplă cu bandă, doar maneta g este înlocuită cu maneta i. Punctul de aplicare a benzii de frână pe brațul stânga al manetei i poate fi schimbat în trei moduri (Fig. 6).

Al cincilea tip de utilizare: Explicarea relațiilor cu mașina de ridicat a parapetului de tracțiune (Fig. 7 și 7a).

Discul b servește din nou ca dispozitiv de acționare cu greutate Q. Relațiile necesare între creștere | 464 |. Pentru a preveni alunecarea pe disc a iar sarcina în cădere (P a: P n) poate fi determinată prin cântărire. Rola de ghidare f menționată în Fig. 4 poate fi de asemenea pornită din nou pentru a crește unghiul de înfășurare.

Toate modificările tipurilor individuale de utilizare pot fi efectuate cu cel mai recent design al modelului în câțiva pași simpli. Șaibele de ghidare f și pârghiile g (Fig. 5) și i (Fig. 6) au fiecare propriul rulment în acest scop, care poate fi atașat cu ușurință și rapid la cadrul de bază cu ajutorul știfturilor de diblă și a două șuruburi cu piulițe cu aripi (vezi și Fig. A 8-a).

Modelul a fost executat de Max Kohl la Chemnitz.

De altfel, modelul îi învață pe elevi și altceva, și anume să privească cu suspiciune coeficienții de fricțiune μ în cărți de buzunar, calendare etc. și nu neapărat să jure pe ei. Și acesta este poate un succes deloc neglijabil al unor astfel de experimente simple în practică.

II.Momente de inerție - Model .

Termenul de moment de inerție, în special de suprafețe, este adesea dificil. Este dificil pentru unii oameni să-și dea seama că momentul de inerție al unui fascicul T sau I pentru un anumit caz de sarcină poate lua valori complet diferite în funcție de poziția în care fasciculul este prins sau susținut. Pentru a înțelege mai ușor acest lucru printr-un model, am mers - întâmplător la sugestia profesorului Dr. E. Jahnke - plecând de la principiul că devierea unei tije este invers proporțională cu momentul său de inerție. În cazul unei bare cu o lungime de 1 prinsă pe o parte și încărcată la capăt cu o sarcină concentrată P, se cunoaște cea mai mare deformare. Dacă P, 1 și E rămân neschimbate pentru membrii diferiți, atunci este .

Structura de bază a modelului este următoarea: Pe o placă există un suport a (Fig. 9 și 9a) în care tijele de bronz prismatice S de formă diferită pot fi fixate una după alta, care se îndoaie sub influența unei greutăți P atașate la capătul lor liber . Cu cât deviația este mai mare cu constantele P, l și E, cu atât este mai mic momentul de inerție și invers. Acum era important, pe de o parte, să te descurci cu cele mai mici devieri posibile, dar pe de altă parte aceasta | 465 | Pentru a face deviațiile vizibile chiar și pe distanțe mari. În acest scop, un mic suport b a fost atașat lângă capătul liber al tijei, în capul căruia un indicator de aluminiu Z (Fig. 10) poate fi ușor deplasat între puncte. Indicatorul este conceput ca o manetă foarte inegală cu două brațe. La capătul brațului scurt există o rolă e (Fig. 10) pe care se sprijină capătul liber al tijei. Puteți vedea cum chiar și coturile mici sunt vizibile de la distanță mare datorită traducerii foarte puternice a indicatorului pe o scară atașată corespunzător.

Pentru a putea seta întotdeauna indicatorul la punctul zero al scalei cu diferite înălțimi ale secțiunii transversale și tija descărcată, înălțimea capului suportului mic b poate fi ajustată cu ușurință cu ajutorul unui dispozitiv cu șurub (Fig. 10).

Acum era important pentru mine să arăt schimbarea momentului de inerție atunci când alegi diferite axe de moment, de ex. x - x, y - y, z - z etc. (Fig. 11). În acest scop, fiecare tijă are o margine cilindrică în punctul în care este inserată în suportul a cărui centru coincide cu centrul de greutate al secțiunii transversale a tijei în cauză (Fig. 12). Rulmentul tijei din stator a are în mod natural un alezaj cilindric corespunzător acestei taloane. În acest fel, fiecare tijă din standul a poate fi rotită ușor în jurul centrului său de greutate și modificarea rezultată a momentului său de inerție poate fi observată în mod convenabil.

Fig. 9a prezintă secțiunile transversale alese pentru bare. Capul din standul a este fesat lateral (Fig. 13) și poate fi prins împreună cu un șurub pentru a menține barele în poziția selectată. Pentru a putea compara în cele din urmă momentele de inerție ale tijelor individuale între ele, aria secțiunilor transversale ale tijei individuale a fost făcută exact la fel. Doar în cazul tijei cu secțiune circulară, diametrul exterior a fost ales să fie la fel de mare ca cel al tijei cu secțiune circulară completă, pentru a arăta că momentul de inerție se schimbă ușor chiar și cu un orificiu relativ mare.