[发明专利]汇交力系示教仪

说明书

一种汇交力系的示教仪，由框架和多组滑轮、钢丝绳、砝码及拉力传感器组成示教仪，在X‑Y‑Z轴三个方向上，分别用拉力传感器与框架连接，钢丝绳各自轴上的两个拉力传感器，通过预紧力达到同轴上的拉力传感器数值相等，即达到平衡，此时，在坐标轴轴线上的钢丝绳在框架内汇交一点，形成平衡的汇交力系；用其他钢丝绳一端连接汇交点，另一端分别绕各自滑轮后连接砝码，分别读取砝码质量和拉力传感器的数据，获得这些的合力在坐标轴上的分力情况，验证平行四边形法则；同理，选取一个钢丝绳对汇交点施加作用力，用摇杆和摆杆调整其对三轴的角度，获得该条件下力在同轴或同面上的分力或合力情况，进一步验证平行四边形法则。

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：各力作用线在同一空间内且汇交于一点的力系（称为汇交力系）的等效转换，如：在一个空间上，多种条件下汇交力的分解与合成、等效与替代的示教的设备。

背景技术

各力作用线在同一空间内且汇交于一点的力系称为汇交力系。平面汇交力系是汇交力系的一种特例，是最简单、最基本的汇交力系。力学学习中汇交力系的解题方法有两种：即几何法和解析法。汇交力系的示教仪是一种在一个空间内各种条件（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示教设备。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空间内汇交一点的，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汇交力系的示教设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过钢丝绳、拉力传感器、砝码、滑轮和框架搭建的一个汇交力系，完成不同位置施加不同或相同载荷、在特定角度安置拉力传感器来测量分力，以及了解绳索与坐标轴之间的角度变化与力的分解关系，从而验证平面汇交力系的平衡条件和等效作用，借助于汇交力系的实际施加力的值，拉力传感器测定值及变换钢丝绳与轴之间的角度，达到验证平行四边形法则的作用，检测结构内受力条件的示教装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：