СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ УПРУГОГО ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ОТСКОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области спорта и может быть использовано при создании спортивной обуви, в частности - упругим подпятникам, вкладываемым в данную обувь с целью получения дополнительной выталкивающей силы.

В настоящее время выталкивающая сила распределенной упругой системы определяется поперечным сжатием ее образца [1].

Недостаток такого способа - он не дает никаких данных о частотных характеристиках, без которых невозможно подстроиться в резонанс как с напольным покрытием, так и к частотным характеристикам двигательного действия спортсмена.

Предложен способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока, когда на указанный упругий объект падает, а затем отскакивает от него металлический стержень с разной удельной массой m_k .

Задача данного изобретения - определить величину удельной массы стержня, при которой на одной из его гармоник w_n будет наблюдаться максимальная сила выталкивания.

Поставленная задача решается спектральным анализом ускорений при падении с фиксированной высоты металлического стержня с различными удельными массами m₁, m₂, ... m_k как в сторону уменьшения массы от значения m₁, так и увеличения и последующего отскока от упругого объекта с закрепленным на верхнем его торце датчиком ускорения [2] и по формуле:

F_kn=m_k·a_kn, (1), где

F_kn - удельная выталкивающая сила упругого объекта на n-й гармонике при k-й удельной массе стержня;

m_k - k-я удельная масса стержня;

a_kn - ускорение удельной k-й массы стержня на n-й гармонике, рассчитывают по наибольшей величине удельные выталкивающие силы упругого объекта при k-х удельных массах стержня на n-х гармониках, из которых определяют значение удельной массы стержня при максимальной выталкивающей силе упругого объекта.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения выталкивающей силы упругого объекта. Оно состоит из металлической трубки 3 длиной около 50 см и внешним диаметром 1,5÷1,6 см с приваренным к одному из ее концов фланцем 4 для вертикальной устойчивости. Трубка устанавливается на испытуемый упругий объект 2, размещенный на основании 1. Внутрь трубки поочередно вставляются металлические стержни 5 разной массы по скользящей посадке длиной, немного превышающей длину самой трубки.

Разная масса стержней достигается за счет изменения их длин по отношению друг к другу. Постоянство высоты падения стержней обеспечивает риска 6, нанесенная непосредственно на поверхности самих стержней примерно в двадцати сантиметрах от их концов со стороны фланца. На верхних торцах стержней при помощи пластилина крепится датчик ускорения 7, который через кабель 8 соединен с спектранализатором 9 со сменяемыми RC-цепочками 10, которые регулируют полосу пропускаемых частот, а к выходу спектранализатора подключен вольтметр 11 в качестве индикатора ускорений.

Примеры конкретного выполнения

Порядок измерения удельной выталкивающей силы упругого объекта заключается в установке в спектранализаторе очередного полосового фильтра путем смены RC-цепочек, поднятием стержня с установленным на его торце датчиком ускорения до совмещения с нанесенной на его поверхность риски с краем трубки, отпускание его и запись величины ускорения.

В табл. 1 приведены результаты отскока от упругого объекта по показанию вольтметра.

Например, при установленном полосовом фильтре w=62,8 рад/с и массе стержня m_k =1,1 кг/см², вольтметр, отградуированный на измерение ускорения в единицах земного притяжения - g, показал величину а₁=0,88g. Следовательно, это значение ускорения должно быть вписано в квадрат таблицы, который находится на пересечении строки «a₁»(g) и столбца w=62,80 рад/с.

После заполнения всех квадратов строки «a₁» по формуле (1) вычисляют удельные выталкивающие силы упругого объекта на остальных частотах - от 37,68 рад/с до 125,6 рад/с. Последующие замеры с другими массами стержней m₂=1,5 кг/см² и m₃=1,8 кг/см² определяют удельное давление, при котором выталкивающая сила упругого объекта будет максимальная (которой оказалась удельная масса m_k=l,5 кг/см²).

Предложенный способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока позволяет оценивать частотные характеристики двигательных действий спортсменов, а также их максимальную силу выталкивания, а устройство - объективно проводить данные измерения.

Источники информации

1. Беклемишев А.В. Меры и единицы физических величин. М.: Физматгис, 1963 г., 296 стр. с илл.

2. Трофимова Т.Н. Курс физики: пособие для вузов, - Москва, издательский центр «Академия», 2010-580 c.