DE2248353A1

DE2248353A1 - FORCE KNIFE

Info

Publication number: DE2248353A1
Application number: DE19722248353
Authority: DE
Inventors: Kai Prof Dr Rer Na Spreckelsen
Original assignee: Phywe AG
Current assignee: Phywe AG
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE2248353B2

Description

Kraftmess er Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftmesser mit einer Zugfeder, deren eines Ende an einem ersten und deren anderes Ende an einem zweiten Teil angreift, wobei die beiden Teile parallel zur Auslängung der Feder gegeneinander verschieblich geführt sind und der erste Teil in Verlängerung der Auslängungsachse über das eine Federende hinaus mit einer Vorrichtung zur Aufnahme einer Last und der zweite Teil mit einer HaltevOrrichtung versehen ist, und mit einer Skala zum Ablesen der Längenänderung der Feder bei Belastung. Force gauge The invention relates to a force gauge with a tension spring, one end of which at a first and the other end of which at a second part engages, the two parts parallel to the elongation of the spring are guided mutually displaceable and the first part in extension of the Extension axis beyond one end of the spring with a device for receiving a load and the second part is provided with a holding device, and with a scale for reading the change in length of the spring under load.

Kraftmesser dieser Art werden vor allem als Federwaage verwendet. Derartige, mit einer Zugfeder ausgestattete Kraftmesser oder Federwaagen werden vor allem aucli im Unterricht benutzt, um Zugkräfte auf der Grundlage zu messen, daß die Längenänderung der Feder der Einwirkung der Kraft im Bereich des Hooke'schen Gesetzes proportional ist.Force gauges of this type are mainly used as spring scales. Such dynamometers or spring balances equipped with a tension spring are used especially used in class to measure tensile forces on the basis of that the change in length of the spring of the action of the force in the area of Hooke's Law is proportional.

Wegen der verschiedenen Erscheinungsformen mechanischer Kräfte ist jedoch der Demonstrationswert bekannter Federwaagen für IJnterrichtszwecke beschränkt. Ein weiterer Nachteil üblicher Kraftmesser besteht bei Verwendung im Unterricht darin, daß es den Schülern Schwierigkeiten bereitet, die Wirkungszusammenhänge zu erkennen. Diese Nachteile üblicher Kraftmesser sind besonders hinderlich bei den Bemühungen, physikalische Begriffe und Erkenntnisse schon im Grundschulkurs, etwa im 3. und 4. Schuljahr zu vermitteln. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kraftmesser zu schaffen, der zur Demonstration und zum Messen verschiedener mechanischer Kräfte geeignet ist0 Nach der Erfindung wird diese Aufgabe für einen Kraftmesser der eingangs erwknten Art dadurch gelöst, daß der erste Teil in Verlängerung der Federlängsachse über das andere Federende hinaus eine zweite Vorrichtung zur Lastaufnahme aufweist. Dabei ist vorzugsweise der zweite Teil an dem ersten Teil geführt. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der erste Teil ein im wesentlichen U-förmiger Bügel, wobei die Feder an dem die Schenkel des Bügels verbindenden Mittelsteg angreift, an dem auch ein Lasthaken angeordnet ist0 Die freien Schenkelenden des U-förmigen Bügels sind ferner erfindungsgemäß fest mit einer zur Lastaufnahme vorgesehenen Platte verbunden.Because of the different manifestations of mechanical forces however, the demonstration value of known spring balances for teaching purposes is limited. Another disadvantage of conventional force gauges is when used in class in the fact that it causes difficulties for the students to establish the causal relationships recognize. These disadvantages of conventional dynamometers are particularly a hindrance to the Efforts, physical terms and knowledge already in the elementary school course, for example to be taught in the 3rd and 4th school year. The invention is therefore based on the object To create a force gauge that can be used to demonstrate and measure various mechanical forces is suitable0 According to the invention, this task is for a Dynamometer of the type mentioned above solved in that the first part is in extension the longitudinal axis of the spring on the other end of the spring also a second device for Has load bearing. The second part is preferably on the first part guided. According to a further feature of the invention, the first part is essentially a U-shaped bracket, the spring on the central web connecting the legs of the bracket attacks, on which a load hook is also arranged 0 The free leg ends of the According to the invention, U-shaped brackets are also firmly provided with a load-bearing device Plate connected.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der zweite, das andere Federende haltende Teil ein Quersteg mit zwei parallelen, auf den U-Schenkeln gleitfähig sitzenden-Hülsen.According to another feature of the invention, the second is the other Part holding the spring end is a transverse web with two parallel slidable on the U-legs sedentary pods.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung kann der Eraftmesser dazu verwendet werden, zur Einfbhrung in die Physik, insbesondere auch im Grundschulunterricht, den Kraftbegriff anschaulich zu machen und sogar halbquantitativ Kräfte zu vergleichen0 Im Gegensatz zu den Kraftmessern üblicher Bauart werden nicht nur Zugkräfte, sondern auch Druckkräfte gemessen. Weiter können mit einem erfindungsgemäßen Gerät zum Beispiel der Auftrieb eines schwimmenden Körpers, die Haftreibung oder Federkonstanten bestimmt werden. Auch ist es möglich, anstelle der Feder Gummibänder zwischen den gegeneinander verschieblichen Teilen des Kraftmessers zu befestigen, so daß ein nicht-lineares Kraftgesetz demonstriert werden kann.Due to the design according to the invention, the eraft knife can do this be used as an introduction to physics, especially in elementary school lessons, to make the concept of force clear and even to compare forces semi-quantitatively0 In contrast to the force gauges of the usual design, not only tensile forces, but also measured compressive forces. Furthermore, with a device according to the invention, for example the buoyancy of a floating body, which determines static friction or spring constants will. It is also possible instead of the spring rubber bands between the against each other to attach sliding parts of the dynamometer, so that a non-linear Force law can be demonstrated.

weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich'aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Eraftmessers, Fig. 2 eine Teildarstellung einer Vorrichtung zum Befestigen einer Feder und einer Last, Fig. 3 bis 7 Schematisch verschiedene Beispiele für die Verwendung eines erfindungsgemäßen KraftmesseMs im Unterricht.further advantages and features of the invention emerge from the claims as well as from the following description and the drawing, in which an exemplary embodiment is explained and illustrated. 1 shows a side view of an inventive Eraftmessers, Fig. 2 is a partial representation of a device for attaching a Spring and a load, Fig. 3 to 7 Schematically different examples of the use a force measurement according to the invention in the classroom.

Ein erfindungsgewäßer Kraftmesser, siehe Fig. 1 und 2, weist einen U-förmigen Bügel 2 aus hinreichend starrem Material auf.A dynamometer according to the invention, see FIGS. 1 and 2, has a U-shaped bracket 2 made of sufficiently rigid material.

An den freien Enden des Bügels 2 ist ein Teller 1 befestigt, dessen mittlerer Teil gegenüber dem Rand etwas vertieft ist; Auf den Schenkeln des U-förmigen Bügels 2 ist ein Quersteg 3 mit Hilfe von Hülsen 12 verschieblich angeordnete Die Hülsen 12 sind an dem Quersteg 3 befestigt und führen die Verschiebungsbewegung des Quersteges 3 in Längsrichtung der Schenkel des Bügels 2e Die äußeren freien Enden des Quersteges 3 sind als Griffe geformt. Der Quersteg 3 kann stattdessen oder zusätzlich mit Mitteln ausgestattet sein, die eine Befestigung in einem Stativ oder dergleichen ermöglichen.At the free ends of the bracket 2, a plate 1 is attached, the the middle part is slightly recessed compared to the edge; On the legs of the U-shaped Bracket 2 is a transverse web 3 with the help of sleeves 12 displaceably arranged die Sleeves 12 are attached to the crosspiece 3 and guide the displacement movement of the crossbar 3 in the longitudinal direction of the legs of the bracket 2e The outer free Ends of the crosspiece 3 are shaped as handles. The crosspiece 3 can instead or be additionally equipped with means that allow an attachment in a tripod or the like.

Zwischen dem Quersteg 3 und dem Mittelabschnitt des U-Bügels ist eine Zugfeder 4 auswechselbar angeordnet. Das eine Ende der Zugfeder greift an einem Doppelhaken 5 an, der fest mit dem Mittelteil des Bügels 2 verbunden ist. Das äußere freie Hakenende, siehe Fig0 2, dient zur Kopplung mit beliebigen Versuchselementen. Die Zugfeder 4 kann leicht gegen Zugfedern mit anderen Federkonstanten ausgetauscht werden. Auch ist es möglich, die Zugfeder durch ein übliches Gummiband zu ersetzen das über den Quersteg 3 derart gelegt wird, daß es mit zwei Schlaufen in den inneren Teil des Doppelhakens 5 eingehakt werden kann.Between the crosspiece 3 and the middle section of the U-bracket is a Tension spring 4 arranged to be exchangeable. One end of the tension spring engages one Double hook 5, which is firmly connected to the middle part of the bracket 2. The outer free hook end, see Fig0 2, is used for coupling with any test elements. The tension spring 4 can easily be exchanged for tension springs with different spring constants will. It is also possible to replace the tension spring with a standard rubber band which is placed over the crosspiece 3 in such a way that it has two loops in the inner Part of the double hook 5 can be hooked.

Zur Ablesung der Relativbewegung zwischen dem Quersteg 3 und dem Bügel 2 ist mindestens auf einem Bügelschenkel eine Skala 6 in Form von mit gleichmäßigem Abstand angebrachten Strichmarken angeordnet. Die jeweilige Belastung des Kraftmessers kann aufgrund der Verschiebung des Quersteges an den oberen oder unteren Katen der Führungshülsen 12 abgelesen werden.To read the relative movement between the crosspiece 3 and the bracket 2 is a scale on at least one bracket leg 6 in the form of evenly spaced line marks arranged. The respective load of the dynamometer can due to the displacement of the crossbar on the upper or lower edge of the guide sleeves 12 can be read.

Die vorteilhafte und universelle Anwendung des erfindungsgemäßen Kraftmessers zur Demonstration und zur Messung im Unterrichtsbetrieb wird an einigen möglichen Beispielen nachfolgend kurz erläutert.The advantageous and universal application of the dynamometer according to the invention for demonstration and measurement in class, a few possible Examples are briefly explained below.

Fig. 3 zeigt den Kraftmesser als Modell einer Federwaage zur Massebestimmung. Analog der bekannten Federwaage kann hier die zu bestimmende Masse auf den Teller 1 gelegt oder an den Haken 5 angehängt werden0 Dazu wird der Kraftmesser mit der Hand am Quersteg 3 gehalten oder in ein festes Stativ eingespannt.Fig. 3 shows the dynamometer as a model of a spring balance for determining mass. Analogous to the well-known spring scales, the mass to be determined can be placed on the plate 1 or attached to hook 5 0 To do this, the dynamometer is connected to the Hand held on the crosspiece 3 or clamped in a fixed tripod.

Fig. 4 veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Kraftmessers als Gerät zur Bestimmung des-Auftriebs schwimmender Körper0 Gegenüber dem Beispiel nach Fig. 3 ist die Gebrauchslage des Kraftmessers um 1800 gedreht. Der Schüler drückt den Quersteg 3. soweit herunter, bis durch die Auslängung der Feder 4 am Bügel 2 eine Zugkraft angreift, die dem AuStrieb entspricht. Die Auslängung kann an der Skala abgelesen und mit Auslängungen verglichen werden, die sich durch bekannte Belastungen ergeben.4 illustrates the use of the dynamometer according to the invention as a device for determining the buoyancy of floating bodies0 Compared to the example According to FIG. 3, the position of use of the dynamometer is rotated by 1800. The student presses the crossbar 3. down until the elongation of the spring 4 on Bracket 2 engages a tensile force that corresponds to the output. The elongation can can be read on the scale and compared with elongations that are known from Encumbrances.

Fig, 5 erläutert die Anwendung des Kraftmessers als Gerät -zur Ermittlung spezifischer Reibungen und Kräfte in einer gegenüber dem Beispiel nach Fig. 3 um 90° gedrehten Gebrauchslage.Fig, 5 explains the use of the force gauge as a device -zur detection specific frictions and forces in a relative to the example of FIG. 3 to 90 ° rotated position of use.

Ein weiteres Beispiel zur Bestimmung von Kräften veranschaulicht Fig. 6.Another example for determining forces is illustrated in FIG. 6th

Bei der Verwendung nach Fig. 7 wird der erfindungsgemäße Kraftmesser benutzte, um die Größe der Impulsenergie zu demonstrierein.When used according to FIG. 7, the dynamometer according to the invention used to demonstrate the magnitude of the pulse energy.

- ANSPRÜCHE -- EXPECTATIONS -

Claims

ALSSPRtCHE 1o Force gauge with a tension spring, one end of which is at a first and the other end engages a second part, the two Parts parallel to the axis of elongation of the spring guided against each other displaceably are and the first part in extension of the extension axis over the one end of the spring addition with a device for receiving a load and the second part with a Holding device is provided, and with a scale for reading the change in length the spring under load, characterized in that the first part (2) is in extension the longitudinal axis of the spring beyond the other end of the spring a second device (a) has for load absorption.

2. Force meter according to claim 1, characterized in that the second Part (3) is guided on the first (2).

3. Force meter according to claim 1 to 2, characterized in that the first part is an essentially U-shaped bracket (2), the spring (4) on which the legs of the U-shape connecting ttelsteg engages, on which a load hook (5) is arranged.

Force meter according to claim 3, characterized by an S-shaped, Hook (5) into which the spring is hooked and its free end for lifting the load serves,

5. Force meter according to claim 3 - 4, characterized in that that the free leg ends of the U-shaped bracket (2) fixed to a load bearing provided plate (1) are connected.

6. Force meter according to claim 1-5, characterized in that the second part a transverse web (3) with two parallel, on the legs of the bracket (2) slidably seated sleeves (12) is 0

7. Force meter according to claim 6, characterized in that that the spring (4) is releasably hooked in the middle of the transverse web (3) between the sleeves is.

8. Force meter according to claim 6-7, characterized in that the diB free ends of the transverse web (3) outside the sleeves (12) are designed as a handle.

9. Force meter according to claim 3-8, characterized in that on the legs of the U-shaped bar (2) has a graduated scale (6) for which the The end edges of the sleeves (12) form the reading pointers.