平面汇交力系的等效实验台的制作方法
【专利摘要】一种平面汇交力系的等效实验台，由多组轴、滑轮、绳索、弹簧秤、砝码盘和砝码与刻度盘、基座等组成，通过将绳索固定在盘轴上，盘轴固定在刻度盘，使多条绳索与刻度盘同心，绳索Ⅱ定位环固定绳索Ⅱ在刻度盘，使绳索Ⅱ的延长线在刻度盘刻度的零点上；用螺母将固定在基座上的轴与滑轮固定，一根绳索绕滑轮连接弹簧秤后，连接在基座上；另一根绳索绕滑轮连接砝码盘和砝码，对绳索施加重力，稳定平衡后，在弹簧秤上获得重力值；用绳索绕滑轮连接弹簧秤或砝码，获得在新平衡状态下的夹角，即复杂的平面汇交力系情况下，力的等效与替换、合力与分力的条件，验证平行四边形法则。
【专利说明】平面汇交力系的等效实验台
【技术领域】
[0001]本发明属于教育行业中高中物理、大学力学类课程及工程设计与结构分析中静力学研究的【技术领域】，特别涉及一种力系，即:各力作用线在同一平面内且汇交于一点的力系(称为平面汇交力系)的等效转换，如:在一个平面上，多种条件下汇交力的分解与合成、等效与替代的检验实验的设备。
【背景技术】
[0002]各力作用线在同一平面内且汇交于一点的力系称为平面汇交力系。平面汇交力系是最简单、最基本的力系。理论力学中平面汇交力系的解题方法有两种:即几何法和解析法。平面汇交力系的等效实验台是一种在一个平面内各种条件，如:作业线延长线重合、二力、三力及多力交汇一点等情况下检测受力平衡条件的一种实验台。在研究探索汇交力系平衡条件、利用平衡条件求未知力和新结构的设计与分析过程中，也是一种不可或缺的重要验证设备。目前高中物理中有使用弹簧秤和细绳测量力的大小与方向的简单的验证性实验方式；结构力学中检验桁架受力变形量的使用设备；而工程力学实验中，多是测量材料力学性能的使用设备，尚未发现对其受力性质、等效分析、分解与合成进行原理性实验的机器设备的研究和应用。而本发明是基于多种力在一个平面内汇交一点的，设计性创造多种条件下汇交力的分解与合成、等效与替代的检验实验的平面汇交力系的等效实验设备。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种通过弹簧秤、重物、滑轮和刻度盘搭建的一个平面汇交力系，完成不同位置施加不同或相同载荷、在不同角度安置弹簧秤测量分力，以及不同绳索之间的角度关系，从而验证平面汇交力系的平衡条件和等效作用，借助于平面汇交力系的实际施加力的值，弹簧秤测定值及各绳索之间的角度，达到验证平行四边形法则的作用，检测结构内受力条件的实验装置。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种平面汇交力系的等效实验台,其特征是:绳索I 5、绳索II 13、绳索III40、绳索IV 41、绳索V 42、绳索VI 43和绳索VII 62固定在盘轴10上，盘轴10固定在刻度盘9，使绳索与刻度盘9同心，绳索II定位环11固定绳索II 13在刻度盘9，使绳索II 13的延长线在刻度盘刻度44的零点上；用螺母I 7固定滑轮I 6在轴I 8上，用轴I固定螺母48固定轴I 8在基座2上，绳索I 5绕滑轮I 6连接弹簧秤I 4后，连接高度调节环I 3与挂钩I I连接，挂钩I I在基座2上；用螺母II 17固定滑轮II 16在轴II 18上，用轴II固定螺母45固定轴II 18在基座2上，绳索II 13绕滑轮II 16连接砝码盘I 27，砝码I 28放在砝码盘I 27上，对绳索II 13施加重力，稳定平衡后，在弹簧秤I 4上获得重力值；绳索III 40绕滑轮III35连接弹簧秤II 29后，连接高度调节环II 30与挂钩II 31连接，挂钩II 31固定在基座2上，调整高度调节环II 30长度，使绳索III 40受拉，原有的二力平衡变为三力汇交力系，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4和弹簧秤II 29值，测得绳索III 40与绳索II 13、绳索I 5与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得一个拉力，二个分力的平衡，验证平行四边形法则。
[0006]2.根据前一种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索
III(40 )绕滑轮III (35 )连接砝码盘II (51)，放入砝码II (52 )，构成第二种测量结构。
[0007]3.根据前一种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索
IV(41)绕滑轮1(6)连接砝码盘III(53)，放入砝码III(54)，构成第三种测量结构。
[0008]4.根据前一种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索
IV(41)绕滑轮IV (59)连接弹簧秤III (56)后，连接高度调节环III (55)与挂钩IV (37)连接，挂钩IV (37)固定在基座(2)上，调整高度调节环III(55)长度，使绳索IV (41)受拉，绳索VI
(43)绕滑轮I (6)连接砝码盘111(53)，放入砝码111(54)，构成第四种测量结构。
[0009]5.根据前一种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索ΥΠ(62)绕滑轮V (65)连接砝码盘IV (61)，放入砝码IV (62),构成第五种测量结构。
[0010]本发明的有益效果:通过轴I 一V连接滑轮I 一V后，在定位孔I 一XIV间的固定，绳索I 一νπ分别绕对应的滑轮后分别连接弹簧秤或重物，验证同向力、反向力，其它复杂条件下的平面汇交力系分力与合力的等效性，通过读取弹簧秤值、砝码质量和测量绳索间实际工作条件下与绳索II的夹角，获得复杂的平面汇交力系情况下，力的等效与替换、合力与分力的条件，进一步验证平行四边形法则。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1是本发明的结构示意图；
[0013]图2是图1的左视图；
[0014]图3是图1的一种变换实验条件的结构视图；
[0015]图4是图1的第二种变换实验条件的结构视图；
[0016]图5是图1的第三种变换实验条件的结构视图；
[0017]图6是图1的第四种变换实验条件的结构视图。
[0018]图中:1.挂钩I，2.基座，3.高度调节环I，4.弹簧秤I，5.绳索I，6.滑轮I，
7.螺母I，8.轴I，9.刻度盘，10.盘轴，11.绳索II定位环，12.定位孔I，13.绳索II，14.定位孔II，15.定位孔III，16.滑轮II，17.螺母II，18.轴II，19.定位孔IV，20.定位孔V，21.定位孔VI，22.定位孔VL23.定位孔VDI，24.定位孔X，25.定位孔XI，26.定位孔XL27.砝码盘I，28.砝码I，29.弹簧秤II，30.高度调节环II，31.挂钩II，32.轴III，33.螺母III，34.挂钩III，35.滑轮III，36.定位孔XIII，37.挂钩IV，38.定位孔IX，39.定位孔XIV，40.绳索III，41.绳索IV，42.绳索V，43.绳索VI，44.刻度盘刻度，45.轴II固定螺母，46.盘轴固定螺母，47.定位孔位置I ,48.轴I固定螺母,49.定位孔位置II,50.轴III固定螺母，51.砝码盘II，52.砝码II，53.砝码盘III，54.砝码III，55.高度调节环III，56.弹簧秤III，57.轴IV，58.轴IV固定螺母，59.滑轮IV，60.砝码IV，61.砝码盘IV，62.绳索VL63.轴V固定螺母，64.轴V，65.滑轮V
[0019]【具体实施方式】:
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0021]一种平面汇交力系的等效实验台，如图1-2所示，其特征是:绳索I 5、绳索II 13、绳索III 40、绳索IV 41、绳索V 42、绳索VI 43和绳索VII 62固定在盘轴10上，盘轴10固定在刻度盘9，使绳索与刻度盘9同心，绳索II定位环11固定绳索II 13在刻度盘9，使绳索II 13的延长线在刻度盘刻度44的零点上；用螺母I 7固定滑轮I 6在轴I 8上，用轴I固定螺母48固定轴I 8在基座2上，绳索I 5绕滑轮I 6连接弹簧秤I 4后，连接高度调节环I 3与挂钩I I连接，挂钩I I在基座2上；用螺母II 17固定滑轮II 16在轴II 18上，用轴II固定螺母45固定轴II 18在基座2上，绳索II 13绕滑轮II 16连接砝码盘I 27，砝码I 28放在砝码盘I 27上，对绳索II 13施加重力，稳定平衡后，在弹簧秤I 4上获得重力值；绳索III 40绕滑轮III 35连接弹簧秤II 29后，连接高度调节环II 30与挂钩II 31连接，挂钩II 31固定在基座2上，调整高度调节环II 30长度，使绳索III 40受拉，原有的二力平衡变为三力汇交力系，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4和弹簧秤II 29值，测得绳索III40与绳索II 13、绳索I 5与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得一个拉力，二个分力的平衡，验证平行四边形法则。
[0022]根据前一种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，如图3所示，其特征是:绳索III 40绕滑轮III 35连接砝码盘II 51，放入砝码II 52，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4值，测得绳索III 40与绳索II 13、绳索I 5与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得二个拉力，一个合力的平衡，验证平行四边形法则。
[0023]根据前两种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，如图4所示，其特征是:绳索IV 41绕滑轮I 6连接砝码盘III53，放入砝码III 54，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4值，测得绳索III 40与绳索II 13、绳索I 5与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得三个拉力，一个合力的平衡，其中一个拉力与合力同向，验证平行四边形法则。
[0024]根据前三种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，如图5所示，其特征是:绳索IV 41绕滑轮IV 59连接弹簧秤III 56后，连接高度调节环III 55与挂钩IV 37连接，挂钩IV 37固定在基座2上，调整高度调节环III 55长度，使绳索IV 41受拉，绳索VI 43绕滑轮I 6连接砝码盘III 53，放入砝码III 54，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4和弹簧秤III 56值，测得绳索I 5、绳索III 40、绳索IV 41和绳索VI 43分别与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得三个拉力，二个合力的平衡，其中一个拉力与合力同向，验证平行四边形法则。
[0025]根据前四种测量结构所述的一种平面汇交力系的等效实验台，如图6所示，其特征是:绳索Vn 62绕滑轮V 65连接砝码盘IV 61，放入砝码IV 62，达到新的平衡后，读取弹簧秤I 4和弹簧秤III 56值，测得绳索I 5、绳索III 40、绳索IV 41、绳索VI 43和绳索VII 62分别与绳索II 13在新平衡状态下的夹角，获得四个拉力，二个合力的平衡，其中一个拉力与合力同向，验证平行四边形法则。
【权利要求】
1.一种平面汇交力系的等效实验台,其特征是:绳索I (5)、绳索II (13)、绳索111(40)、绳索IV (41)、绳索V (42)、绳索VI (43)和绳索VII (62)固定在盘轴(10)上，盘轴(10)固定在刻度盘(9)，使绳索与刻度盘(9)同心，绳索II定位环(11)固定绳索II (13)在刻度盘(9)，使绳索II (13)的延长线在刻度盘刻度(44)的零点上；用螺母I (7)固定滑轮I (6)在轴I (8)上，用轴I固定螺母(48)固定轴I (8)在基座(2)上，绳索I (5)绕滑轮I (6)连接弹簧秤I (4)后，连接高度调节环I (3)与挂钩I (I)连接，挂钩I (I)在基座(2)上；用螺母II (17)固定滑轮II (16)在轴II (18)上，用轴II固定螺母(45)固定轴II (18)在基座(2)上，绳索II (13)绕滑轮II (16)连接砝码盘I (27)，砝码I (28)放在砝码盘I (27)上，对绳索II (13)施加重力，稳定平衡后，在弹簧秤I (4)上获得重力值；绳索111(40)绕滑轮III(35)连接弹簧秤II (29)后，连接高度调节环II (30)与挂钩II (31)连接，挂钩II (31)固定在基座(2)上，调整高度调节环II (30)长度，使绳索111(40)受拉，原有的二力平衡变为三力汇交力系，达到新的平衡后，读取弹簧秤I (4)和弹簧秤II (29)值，测得绳索111(40)与绳索II (13)、绳索I (5)与绳索II (13)在新平衡状态下的夹角，获得一个拉力，二个分力的平衡，验证平行四边形法则。
2.根据权利要求1所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索111(40)绕滑轮111(35)连接砝码盘II (51)，放入砝码II (52)，构成第二种测量结构。
3.根据权利要求2所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索IV(41)绕滑轮I (6)连接砝码盘111(53)，放入砝码111(54)，构成第三种测量结构。
4.根据权利要求3所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索IV(41)绕滑轮IV (59 )连接弹簧秤III (56 )后，连接高度调节环III (55 )与挂钩IV (37 )连接，挂钩IV (37 )固定在基座(2)上，调整高度调节环111(55)长度，使绳索IV(41)受拉，绳索VK43)绕滑轮I (6)连接砝码盘111(53)，放入砝码111(54)，构成第四种测量结构。
5.根据权利要求4所述的一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是:绳索VD(62)绕滑轮V (65)连接砝码盘IV(61)，放入砝码IV(62)，构成第五种测量结构。
【文档编号】G09B23/10GK203786973SQ201420134865
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】董炯 申请人:辽东学院