[实用新型]平面汇交力系的等效实验台

说明书

技术领域

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

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

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。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种平面汇交力系的等效实验台，其特征是：绳索Ⅰ5、绳索Ⅱ13、绳索Ⅲ40、绳索Ⅳ41、绳索Ⅴ42、绳索Ⅵ43和绳索Ⅶ62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Ⅱ13在刻度盘9，使绳索Ⅱ13的延长线在刻度盘刻度44的零点上；用螺母Ⅰ7固定滑轮Ⅰ6在轴Ⅰ8上，用轴Ⅰ固定螺母48固定轴Ⅰ8在基座2上，绳索Ⅰ5绕滑轮Ⅰ6连接弹簧秤Ⅰ4后，连接高度调节环Ⅰ3与挂钩Ⅰ1连接，挂钩Ⅰ1在基座2上；用螺母Ⅱ17固定滑轮Ⅱ16在轴Ⅱ18上，用轴Ⅱ固定螺母45固定轴Ⅱ18在基座2上，绳索Ⅱ13绕滑轮Ⅱ16连接砝码盘Ⅰ27，砝码Ⅰ28放在砝码盘Ⅰ27上，对绳索Ⅱ13施加重力，稳定平衡后，在弹簧秤Ⅰ4上获得重力值；绳索Ⅲ40绕滑轮Ⅲ35连接弹簧秤Ⅱ29后，连接高度调节环Ⅱ30与挂钩Ⅱ31连接，挂钩Ⅱ31固定在基座2上，调整高度调节环Ⅱ30长度，使绳索Ⅲ40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Ⅰ4和弹簧秤Ⅱ29值，测得绳索Ⅲ40与绳索Ⅱ13、绳索Ⅰ5与绳索Ⅱ13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。

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Ⅰ（6）连接砝码盘Ⅲ（53），放入砝码Ⅲ（54），构成第三种测量结构。

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Ⅲ（53），放入砝码Ⅲ（54），构成第四种测量结构。

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Ⅶ（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。

本发明的有益效果：通过轴Ⅰ—Ⅴ连接滑轮Ⅰ—Ⅴ后，在定位孔Ⅰ—ⅩⅣ间的固定，绳索Ⅰ—Ⅶ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。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的一种变换实验条件的结构视图；