DE34562C - Apparatus for illustrating the doctrine of the balance of forces - Google Patents

Apparatus for illustrating the doctrine of the balance of forces

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DE34562C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 42: Instrumente.CLASS 42: Instruments.

Patentirf im Deutschen Reiche vom 14. Mai 1885 ab.Patent granted in the German Empire on May 14, 1885.

Dem Physikunterricht fehlt es an einem handlichen Apparat zum Veranschaulichen der verschiedenen Fälle, die den Gesetzen vom Gleichgewicht der Kräfte unterworfen sind.Physics classes lack a handy device to illustrate the various cases subject to the laws of balance of forces.

Die zur Veranschaulichung einzelner Fälle bekannten Apparate basiren darauf, dafs Gewichte gegen Gewichte zur- Wirkung gebracht werden und dabei Zwischenmechanismen, namentlich feste Rollen nöthig sind, welche die Anschaulichkeit des Darzustellenden stören und auch direct durch Reibung, die nicht gehörig in Rechnung gezogen werden kann, das Ergebnifs des Versuches beeinträchtigen. Die Gegenlastgewichte müssen schon vor dem Versuch mit Hülfe der Gleichgewichtsgesetze berechnet werden, während doch letztere erst selbst Ergebnifs des Versuches sein sollen; man kann die stützenden Kräfte nicht bis zum Eintritt der gewünschten Erscheinung vor den Augen der Schüler deutlich wahrnehmbar allmälig steigen oder sinken lassen.The apparatuses known for the illustration of individual cases are based on the fact that weights be brought into effect against weights and thereby intermediate mechanisms, In particular, fixed roles are necessary, which disturb the clarity of what is to be represented and also directly through friction, which cannot be properly taken into account, affect the result of the experiment. The counter load weights have to be carried out before the Experiment can be calculated with the help of the equilibrium laws, while the latter only should themselves be the result of the experiment; one cannot use the supporting forces until entry the desired appearance before the eyes of the pupil clearly perceptible gradually rise or fall.

Bei dem vorliegenden Apparat dagegen sind statt der Gewichte Federspannungen benutzt, und zwar die Spannungen von langen· D-rahtschraubenfedern, deren Belastungen als ihren Längen proportional ohne Weiteres aus diesen Längen mit' den Augen und durch Messen wahrgenommen werden können, und bei denen Spannungsänderungen, durch Beobachten der Mafsänderungen festgestellt, und gesehen werden können.In the present apparatus, on the other hand, spring tensions are used instead of weights, namely the tensions of long D-wire coil springs, their loads as proportional to their lengths easily from these lengths with the eyes and by measuring can be perceived, and in which voltage changes, by observing the Changes in dimensions can be detected and seen.

Das Neue und Wesentliche des Apparates gegenüber der Anordnung an den bekannten Federwaagen besteht darin, dafs das Belastungsende der angewendeten Schraubenfeder festgestellt und das Au'fhängeende der Feder an einer Mefsschiene verrückbar gemacht Worden ist.The novelty and essential of the apparatus compared to the arrangement on the known Spring balance consists in the fact that the end of the load on the applied helical spring is determined and the suspension end of the spring on a Mefsschiene has been made displaceable.

Zum Apparat sind zwei oder mehrere mit Theilung versehene Lineale in zweierlei Weise verbunden. Entweder sind diese Lineale senkrecht parallel neben einander gestellt, Fig. i, oder sie sind wie die Schenkel eines Zirkels mit "je einem Ende auf einem horizontalen Zapfen drehbar oben an einer senkrecht stehenden Stativsäule befestigt, Fig. 2. Von jedem Lineal steht im Nullpunkt der Theilung ein fester Stift c ab, "der direct auf dem Lineal öder auf einem seitlich vom Lineal abstehenden Arm e befestigt sein kann, Fig. I bis 3. Prismatisch geführt, längs auf -jedem Lineal verschiebbar.und an allen Orten der Theilung feststellbar ist ein zweiter Arm h vorhanden, an dem das Mefsfeder-Aufhängeende befestigt wird. Als Mefsfeder dienen' lange, aus dünnem Draht eng- gewundene Schraubenfedern, die an dem unteren, dem Belastungsende,, je in einen Ring r verlaufen, durch welchen der feste Stift c im Nullpunkt der Linealtheilung hindurchgehen mufs. .Two or more graduated rulers are connected in two ways to the apparatus. Either these rulers are placed vertically parallel next to each other, Fig. I, or they are like the legs of a compass with "one end rotatably attached to a horizontal peg at the top of a vertical stand column, Fig. 2. Each ruler is at the zero point A fixed pin c abuts the division, "which can be attached directly to the ruler or on an arm e protruding laterally from the ruler, Fig. I to 3. Prismatically guided, displaceable lengthways on every ruler, and fixable at all locations of the division there is a second arm h to which the Mefsfeder suspension end is attached. Long helical springs, tightly wound from thin wire, serve as the Mefsfeder, each running into a ring r at the lower end of the load, through which the fixed pin c must pass at the zero point of the ruler division. .

Zum einfachen directen Abwägen einer Last wird zunächst vor Belastung der Feder der Aufhängearm k,. Fig. 2, auf .dem einen senkrecht hoch gestellten Lineal so hoch geschoben, dafs der Nullpunktstift c genau in den Mittelpunkt des Federendenringes r steht, der Ring also um diesen Stift schwebt. Man liest auf der Scala den Theilstrich ab, an dem der Aufhängearm steht, merkt sich' diesen Theilstrich und belastet nun die Feder durch Anhängen der Last an den Ring r. Letzterer wird dabei auf den Nullpunktstift sich auf-For the simple direct weighing of a load, the suspension arm k ,. Fig. 2, pushed so high on .dem a vertically raised ruler that the zero point pin c is exactly in the center of the spring end ring r, so the ring floats around this pin. One reads off the division on the scale on which the suspension arm stands, notes this division and now loads the spring by hanging the load on the ring r. The latter will focus on the zero point pin.

Claims (1)

egen und die Last so lange auf diesen Stift übertragen, bis man durch Heben des Aufhängearmes h die Schraubenfeder mehr und mehr angespannt und endlich ihre Spannung bis auf. die Gröfse der aufgehängten Last gebracht hat. Man erkennt die Ausgleichung des Lastzuges nach unten durch die "nach oben ziehende Federspannung daran, dafs der Ring r wieder um den Stift c schwebt und dieser Nullpunktsift genau wieder in der Mitte des Ringes steht. Die Strecke auf der Scalatheilung vom ersten gemerkten Theilstrich bis zur neuen jetzt abzulesenden Stellung des Aufhängearmes entspricht dem zu messenden Gewicht der Last. Je nach der benutzten Feder kann man an ihrer Verlängerung direct die Kraftgröfse bestimmen.egen and transfer the load to this pin until the helical spring is tensed more and more by lifting the suspension arm h and finally its tension up to. has brought the size of the suspended load. One recognizes the equalization of the truck train downwards by the "upward pulling spring tension" by the fact that the ring r floats again around the pin c and this zero point pin is exactly in the middle of the ring The new position of the suspension arm, now to be read off, corresponds to the weight of the load to be measured. Diese Benutzung der Federwaage mit schwebendem, aber örtlich festgestelltem Belastungspunkt läfst sich in mannigfacher Weise zum Anschaulichmachen der Lehrsätze vom Gleichgewicht der Kräfte benutzen, sobald-man in der schon erwähnten, hier durch Zeichnung angedeuteten Weise zwei oder auch mehrere der erwähnten Federwaagen neben und mit einander in Verwendung nimmt.This use of the spring balance with a floating but locally fixed load point can be used in many ways Use the equilibrium of forces theorems once you are in in the manner already mentioned, here indicated by the drawing, two or more the mentioned spring balances next to and with each other in use. Fig. ι verdeutlicht dies für den Fall, in dem ein Balken an seinen Enden unterstützt oder, wie hier, aufgehängt ist und seine Belastung an ungleich langen Momentenarmen wirkt.Fig. Ι illustrates this for the case in which a bar supports at its ends or, like here, is suspended and its load acts on moment arms of unequal length. Vor Belastung des Balkens sind die Endringe beider Federn so in Schwebe gebracht worden, dafs die Nullpunktstifte c und c1 in die Mittelpunkte der Ringe gekommen sind. Dadurch ist für den folgenden Versuch das Eigengewicht des Balkens zweckmäfsig ausgeschaltet; dasselbe kann das Ergebnifs des Versuches nicht mehr beeinträchtigen. Nach der Belastung des Balkens werden die Aufhängearme h , und h ' bis zum Eintreten des Schwebens der Ringe r und r1 und des Einspielens der Nullpunktstifte in die Ringmitten hochgezogen.' Die verschieden hohen, dabei eingetretenen Stellungen der Aufhängearme veranschaulichen ohne Weiteres die Wirkungen der verschieden grofsen Lastmomente; die abzulesenden Federspannungen entsprechen im . Verhältnifs zu einander dem Momentenarm verhältnifs am Balken.Before the beam was loaded, the end rings of both springs were brought into suspension in such a way that the zero point pins c and c 1 came into the center points of the rings. As a result, the dead weight of the beam is expediently switched off for the following experiment; the same can no longer affect the result of the experiment. After loading the beam, the suspension arms h, and h 'are pulled up until the hovering of the rings r and r 1 and the zero point pins play into the ring centers.' The different high positions of the suspension arms, which are entered, easily illustrate the effects of the differently large load moments; the spring tensions to be read correspond to im. In relation to each other the moment arm is in relation to the beam. Zur Veranschaulichung der Kräftewirkung im Kräfteparallelogramm dient der Apparat mit' der zirkelartigen Anordnung der Federwaagenlineale. Fig. 4 macht dies ohne Weiteres klar. Auf einer Theilkreisscheibe I hinter den Linealen (Fig. 2 und 3) lassen sich die mit den Linealen eingestellten Winkel ablesen, und diesen Winkeln entsprechen die nach richtiger Einstellung des Ringes ablesbaren Federspannungen. Umgekehrt aber können,.nach vorher bestimmten Federspannungen die entsprechenden Winkel durch Drehung der Lineale um ihren Befestigungszapfen gesucht werden.The apparatus with the compass-like arrangement of the spring balance rulers serves to illustrate the effect of forces in the force parallelogram. Fig. 4 makes this readily clear. On a partial circular disk I behind the rulers (Fig. 2 and 3) the angles set with the rulers can be read off, and these angles correspond to the spring tensions which can be read off after the ring has been correctly adjusted. Conversely, however, after previously determined spring tensions, the corresponding angles can be searched for by rotating the rulers around their fastening pins. Für den vorliegenden Fall wird der Nullpunkt für die Scala in die Drehachse der Lineale verlegt, und die Federn werden an den zum Zirkel inneren Kanten der Lineale entlang gespannt. Diese Linealkanten kufen als Radien auf den Drehpunkt zu.In the present case, the zero point for the scale is in the axis of rotation of the Rulers are laid and the feathers are drawn along the edges of the rulers that are inside the compass tense. These ruler edges run towards the pivot point as radii. ■Fig. 2 zeigt ferner als Beispiel, wie man mit der einen Federwaage das Verhältnifs einer festen Rolle zur Kraftäufserung veranschaulichen kann. Eine feste'Rolle b ist auf dem gemeinsamen, nach aufsen verlängerten Gelenkstift der Lineale gesteckt. Die Feder- und die Lastrichtung -tangireh die Rolle. In dem einen Falle fallen diese beiden Richtungen in eine Linie, in dem anderen, punktirt gezeichneten Falle bilden sie unter Vermittelung der Rolle b einen Winkel mit einander. In beiden Fällen läfst sich die Federspannung als genau dieselbe erkennen.■ Fig. FIG. 2 also shows as an example how one can use a spring balance to illustrate the relationship between a fixed roller and the generation of force. A fixed roll b is placed on the joint pin of the rulers, which is extended outwards. The spring and the load direction -tangireh the role. In the one case these two directions coincide with one another, in the other case, shown in dotted lines, they form an angle with one another through the mediation of role b. In both cases, the spring tension can be recognized as exactly the same. . Reicht für eine gröfsere Spannung eine Feder nicht aus, so benutzt man zwei Federn neben einander. Fig·. 5, und will man deren Empfindlichkeit in derselben Gröfse, wie bei der einfachen Feder, beibehalten, so setzt man auch der Länge nach noch zwei Federn an, Fig. 6.. If one spring is not sufficient for greater tension, two springs are used next to each other. Fig. 5, and if one wants their sensitivity to be the same as for the simple feather, if you keep two more feathers lengthways, Fig. 6. PATENτ-Α νspruch:PATENτ-Α ν saying: Ein Apparat zum Anschaulichmachen der Gleichgewichtslehre, aus zwei oder mehreren mit Theilung versehenen Linealen bestehend, auf welchen je ein prismatisch geführter Federaufhängearm verschoben und festgeklemmt werden kann, der einerseits eine Drahtschraubenfeder mit Endring trägt, welcher einen festen Stift c im Nullpunkt der Theilung umschliefst, wobei die Lineale entweder a) parallel neben einander oder b) zirkelartig drehbar im Winkel zu einander gestellt sein können.An apparatus for making the theory of equilibrium clear, consisting of two or more rulers provided with graduation, on each of which a prismatically guided spring suspension arm can be shifted and clamped, which on the one hand carries a wire helical spring with an end ring, which surrounds a fixed pin c at the zero point of the graduation, whereby the rulers can either be a) parallel to each other or b) can be rotated like a compass at an angle to each other. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.For this purpose ι sheet of drawings.
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