демонстрационный волчок

Формула изобретения

Демонстрационный волчок, содержащий подпятник, колоколообразное тело и заостренный стержень, отличающийся тем, что колоколообразное тело и заостренный стержень соединены с возможностью перемещения острия вдоль оси симметрии колоколообразного тела и фиксации их взаимного положения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к наглядным пособиям и может быть использовано для демонстрации гироскопических явлений, в частности, на занятиях по физике, теоретической механике и т.д.

Аналогами предлагаемого изобретения является множество волчков различного вида (юла, кубарь и т.д.). У каждого из волчков конструктивно можно выделить симметричное тело-диск с заостренным стержнем, пронизывающим диск и скрепленный с ним неподвижно. При этом диск и заостренный стержень имеют общую ось материальной симметрии (она направлена вдоль стержня и перпендикулярно плоскости диска). Для демонстрации волчок устанавливают заостренным стержнем на опорную поверхность (плоскость или подпятник) и за стержень приводят в быстрое вращение.

С помощью юлы и подобных ей волчков можно показать устойчивое вращение статически неустойчивого тела вокруг динамической оси и прецессию в направлении, совпадающем с направлением собственного вращения волчка.

Все волчки названного типа (их центр тяжести лежит над опорой) имеют общий недостаток - ограниченные демонстрационные возможности.

Наиболее близким аналогом изобретения является гироскоп Максвелла, имеющий колоколообразное тело, заостренный стержень, юстировочные винты и подпятник. Юстировочные винты используются для приведения центра тяжести волчка к опорной точке. С помощью этого волчка можно демонстрировать устойчивое вращение свободного гироскопа вокруг неподвижной в пространстве динамической оси [1, с. 62].

Недостатком прототипа является его конструктивная сложность (многоэлементность) и ограниченные демонстрационные возможности.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции волчка и расширение его демонстрационных возможностей. Для этого колоколообразное тело и заостренный стержень соединены подвижно: заостренный стержень может перемещаться вдоль оси симметрии диска с возможностью фиксации их взаимного положения.

Такой волчок служит для демонстрации устойчивого вращения вокруг динамической оси твердого тела, когда его центр тяжести занимает различные положения относительно опоры, прямой и обратной прецессий.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана конструкция волчка. Волчок состоит из колоколообразного тела 1, заостренного стержня 2 и подпятника 3. При этом колоколообразное тело и заостренный стержень соединены подвижно за счет резьбового соединения с самоторможением.

Устройство работает следующим образом.

Заостренный стержень в колоколообразном теле фиксируется так, что центр масс волчка лежит над опорой, волчок приводится в быстрое вращение. Устойчиво вращается и прецессирует в направлении собственного вращения (прямая прецессия).

Для демонстрации обратной прецессии центр масс волчка устанавливается так, что его центр тяжести занимает положение ниже опоры. Волчок устанавливается заостренным стержнем на подпятник и закручивается, после чего устойчиво вращается и прецессирует в направлении, обратном его собственному вращению.

Далее острие фиксируется так, что его центр масс совпадает с точкой опоры. Приведенный в быстрое вращение на подпятнике волчок вращается вокруг неподвижной в пространстве динамической оси.

Источники информации

1. К. Магнус. Гироскоп. Теория и применение. - М.: Мир, 1974. - 526 с.