способ формирования импульсной движущей силы для тележек

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ДЛЯ ТЕЛЕЖЕК, заключающийся в том, что смонтированный на тележке маятник приводят в колебательное движение, отличающийся тем, что предварительно тележке создают упор со стороны, противоположной стороне желаемого направления движения, после чего маятник отклоняют в сторону упора и отпускают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к индустрии игрушек и может быть использовано как в развлекательных целях, так и для демонстрации действия закона сохранения импульса в замкнутых механических системах.

Известен способ приведения в движение транспортных средств за счет действия неуравновешенных сил инерции вращающихся масс, при котором движущие импульсы формируются за счет циклического действия на колеса транспортного средства опорной реакции со стороны дороги. (А.С. СССР N 854798, кл. B 62 D 57/00, 1981; пат. СССР N 104676, кл. B 62 D 57/00, 1992).

Недостатком такого способа является необходимость наличия силы сцепления колес транспортного средства с поверхностью дороги во время его движения по ней.

Известен также способ формирования импульсной движущей силы, используемый для перемещения игрушки в виде качелей, смонтированных на тележке, при котором тележку устанавливают на горизонтальную поверхность и с помощью пружины приводят маятник качелей в качательное движение. Во время качания в одном из его направлений маятник ударяет в упор, закрепленный на тележке и, передавая ей часть своей кинетической энергии, приводит игрушку в поступательное движение [1]

Недостатком данного способа также является необходимость наличия силы сцепления колес тележки с горизонтальной поверхностью во время движения тележки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования импульсной движущей силы для тележек, при котором смонтированный на тележке маятник приводят в колебательное движение, предварительно тележке создают упор со стороны, противоположной стороне желаемого направления движения, после чего маятник отклоняют в сторону упора и отпускают.

Отсутствие необходимости сцепления колес тележки с горизонтальной поверхностью во время движения тележки по ней обусловлено тем, что, создав тележке упор со стороны, противоположной стороне желаемого направления движения, отклонив маятник в сторону упора и отпустив его, обеспечивают грузу маятника внешний импульс, который в процессе качания приводит тележку в поступательное однонаправленное движение с переменным ускорением, значение которого зависит от фазы качания и носит циклический затухающий характер. При этом сцепление колес тележки с горизонтальной поверхностью оказывает лишь тормозящее действие, а импульсная движущая сила является проявлением действия начального внешнего импульса, полученного маятником при запуске тележки.

Частным случаем предлагаемого способа является способ формирования одного импульса для приведения тележки в движение, при котором отпущенный маятник после прохождения им положения устойчивого равновесия полностью тормозится, например, ударяясь в пластилиновый упор на тележке, после чего тележка движется по инерции за счет неупругого соударения с маятником. Запустив тележку поочередно двумя способами, можно получить иной вид технического результата, который выражается в возможности иллюстрации действия законов динамики. Так, на примере рассмотрения характера движения тележки в первом и во втором случаях демонстрируется действие закона сохранения импульса в замкнутых механических системах.

На фигурах 1-4 показаны различные фазы движения тележки.

Способ формирования импульсной движущей силы для тележек осуществляется следующим образом.

Тележку устанавливают на горизонтальную поверхность 1, упирают тележку 2 в упор 3, расположенный на горизонтальной поверхности 1 со стороны, противоположной стороне желаемого движения, отклоняют маятник 4 из положения устойчивого равновесия в точке A в сторону упора 3 так, как показано на фиг. 1 и отпускают маятник 4. Движение тележки 2 начинается под действием качающегося маятника 4 после прохождения им положения устойчивого равновесия в точке A. Эта фаза движения тележки показана на фиг. 2. Движение тележки 2 направлено в сторону, противоположную начальному отклонению маятника 4, а ее скорость будет возрастать вплоть до возврата маятника 4 из положения максимального отклонения в точке Б, показанного на фиг. 3, в положение устойчивого равновесия в точке A. После этого при дальнейшем отклонении маятника 4 в сторону первоначального отклонения скорость тележки 2 начнет замедляться и после возврата маятника 4 из положения максимального отклонения в точке С, показанного на фиг. 4, в точку устойчивого равновесия A мгновенная скорость тележки 2 относительно горизонтальной поверхности 1 будет равной нулю. Затем при дальнейшем качании маятника 4 скорость тележки 2 снова начинает возрастать так, как было описано выше, и цикл движения тележки 2 повторится. Количество циклов движения тележки 2, а следовательно, и пройденное ею расстояние зависит главным образом от массогабаритных параметров тележки 2 и маятника 4, а также от сил трения в колесах тележки 2.