一种拔河比赛中绳的摩擦问题及拔河的演示方法技术

一种拔河比赛中绳的摩擦问题及拔河的演示方法，主要包括不动凹柱面槽，动凹柱面槽，柱状绳，弹性绳或者弹簧，牵引丝，刻度板，标记节，牵引导向环，弹性绳或者弹簧水平导向槽，导向杆，动凹柱面槽导向环，重物和水平桌面构成，其特征是：不动凹柱面槽和动凹柱面槽均是相同大小的凹柱面槽，所述动凹柱面槽的侧向凌边分别固定相同的用于动凹柱面槽上下运动的导向环，所述柱状绳是麻绳制成的绳子截取一段，根据绳与凹面槽表面接触的时间，获得绳子最大静摩擦系数与接触时间的关系，为此设计了拔河演示装置，装置制造成本低

【技术实现步骤摘要】
一种拔河比赛中绳的摩擦问题及拔河的演示方法


[0001]本专利涉及一种拔河绳与物体表面摩擦系数关系及拔河的演示方法，属于体育与物理实验领域
。

技术介绍

[0002]拔河比赛是体育比赛的重要项目之一，拔河比赛作为各类高等学校体育运动会中热门的比赛看点项目，培养团队的集体荣誉感
、
团结一致的拼搏精神，参与度高
。
各种各样的指挥方式方法不断地探索，其中指挥者重视拔河比赛时队员脚下的摩擦力和身体的姿态，队员站成一条线
、
绳要伸直等，但常常忽略用手握绳，手与绳之间的静摩擦来产生拔绳的动力这一问题；在完成好脚下
、
身体姿势等准备工作后，就是通过手握绳的力产生摩擦力来牵引绳子达到拔河目的，也就是，在队员不变的情况下，还应该考虑手握绳子的接触时间等因素对最大静摩擦力
(
最大静摩擦系数
)
的影响，如果有了这个参数规律，就可以指挥队员控制好手握绳接触的时间，来产生最大静摩擦系数，可以有效提升拔河比赛集体力量的爆发点来获得比赛胜利；目前关于拔河比赛专利文献都是比赛装置
、
系统方面的内容居多，尚未发现本专利要解决的有关实验演示测量的报道，能否设计一个实验来解决这个问题，本专利就要解决这个问题
。
本专利是在国家自然基金项目
(
项目号：
11405092)、
黑龙江省省属高等学校基本业务费科研项目
(
项目号：
135209251)r/>及黑龙江省高等学校教改与应用项目
(
项目号：
SJGY20170385)
的支持下完成的
。
[0003]参考文献：一种演示拔河比赛取胜原因的装置，中国专利，
2023
年；
[0004]拔河比赛中的力学问题，物理通报，
2015
年6期
。

技术实现思路

[0005]本专利是解决拔河比赛绳与物体表面最大静摩擦系数问题，着重通过均匀柱状绳子
、
重物
、
不动凹柱面槽和动凹柱面槽，弹性绳或弹簧测力计给出绳与物体表面最大静摩擦系数测量，获得最大静摩擦系数与饱和接触时间的规律及演示拔河方法，有效解决拔河中的手握绳的技术与方法
。
[0006]本专利技术方案：方案之一，一种拔河比赛中绳的摩擦问题的演示方法，主要包括不动凹柱面槽，动凹柱面槽，柱状绳，弹性绳或者弹簧，牵引丝，刻度板，标记节，牵引导向环，弹性绳或者弹簧水平导向槽，导向杆，动凹柱面槽导向环，重物和水平桌面构成，其特征是：不动凹柱面槽和动凹柱面槽均是同一材料制成
(
就是长方体物体在面向柱状绳侧面加工成凹柱面
)
相同大小的凹柱面槽，由不动凹柱面槽和动凹柱面槽构成柱状绳的摩擦装置，所述不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面槽内表面均匀粘贴固定仿造皮肤材料
(
如，硅胶等
)
或者是真皮
(
猪皮
、
牛皮等
)
，不动凹柱面槽固定在水平桌面上，所述动凹柱面槽的侧向凌边分别固定相同的用于动凹柱面槽上下运动的导向环，也就是动凹柱面槽导向环，不动凹柱面槽的侧向凌边分别固定相同的均质光滑的柱状导向杆，导向杆的外径刚好与动凹柱面槽导向环的内径匹配，所述导向杆彼此竖直平行；所述柱状绳是麻绳制成的绳子截取一
段
(
也可以是其它材料制成，传统麻绳的形状
)
，在柱状绳的一端中心处与弹性绳或者弹簧的一端固定
(
可以用中心带有挂钩的圆钢板片固定在柱状绳的一端，弹性绳或者弹簧的一端与圆钢片上挂钩固定
)
，弹性绳或者弹簧的另一端与牵引丝连接
(
固定
)
形成标记节
(
标记节上有一个竖直细杆用于弹性绳或者弹簧伸长量的位置标记
)
，牵引丝穿过牵引导向环，牵引导向环固定在竖直杆上，所述竖直杆固定在水平桌面上，牵引丝与弹性绳或者弹簧和柱状绳的中轴线重合，所述刻度板为长方形硬质板上刻有坐标刻度
(
坐标轴水平，原点为弹簧处于自然状态下，标记节上竖直细杆在水平方向对应刻度板上的位置
)
，刻度板竖直
(
垂直水平桌面
)
平行于柱状绳的中轴线并固定在水平桌面上；所述弹性绳或者弹簧水平导向槽为光滑凹槽，凹槽的方向与柱状绳的中轴线
、
刻度板平行，且固定在水平桌面上的立柱上端，所述立柱固定在水平桌面上，弹性绳或者弹簧
(
伸长量均遵循胡克定律
)
水平导向槽能够确保弹性绳或者弹簧处于水平状态；所述不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面槽与柱状绳相匹配，凹柱面槽的柱面母线与柱状绳的柱面母线平行
(
柱状绳放置在不动凹柱面槽和动凹柱面槽之间后，不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面之间保持一定的间隙，且在加重物和砝码后不能接触，不影响凹柱面对绳子施加的压力
)
；
[0007]实验演示准备，柱状绳放入不动凹柱面槽中，然后将动凹柱面槽的动凹柱面槽导向环穿入不动凹柱面槽上的柱状导向杆，把重物
(
可以再加砝码
)
放置在动凹柱面槽的上部，重物和动凹柱面槽质量事先分别量出，把弹性绳或者弹簧
(
倔强
(
弹性
)
系数已知
)
一端与柱状绳的一端固定，另一端与牵引丝固定，拉牵引丝使得弹性绳或者弹簧在弹性绳或者弹簧水平导向槽的光滑凹槽上处于水平自然状态，在刻度板上标记
(
记录，标注
)
标记节对应位置
(
弹性绳或者弹簧自然状态的位置
)
，演示测量如下内容：
[0008]实验1，在重物
11
和动凹柱面槽2质量保持不变的情况下，在动凹柱面槽与柱状绳接触时间分别为
t
＝1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒，7秒，8秒，9秒，
10
秒，
20
秒，
30
秒，
60
秒时，分别拉牵引丝在柱状绳刚要滑动时，在刻度板上标注标记节对应的位置；在电脑通过数据拟合处理，给出最大静摩擦系数
μ
与接触时间
t
关系
(
如果数据规律不明显，还可以增大接触时间获得更充分的数据
)
；
[0009]实验2，在动凹柱面槽质量及在动凹柱面槽上面重物不变的情况下，依次在动凹柱面槽上加砝码，在动凹柱面槽与柱状绳接触时间不变时，每增加一次砝码，分别在拉牵引丝在柱状绳刚要滑动时，在刻度板上标注标记节对应的位置；在电脑通过数据拟合处理，给出最大静摩擦力或最大静摩擦系数
μ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种拔河比赛中绳的摩擦问题及拔河的演示方法，主要包括不动凹柱面槽，动凹柱面槽，柱状绳，弹性绳或者弹簧，牵引丝，刻度板，标记节，牵引导向环，弹性绳或者弹簧水平导向槽，导向杆，动凹柱面槽导向环，重物和水平桌面构成，其特征是：不动凹柱面槽和动凹柱面槽均是同一材料制成相同大小的凹柱面槽，由不动凹柱面槽和动凹柱面槽构成柱状绳的摩擦装置，所述不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面槽内表面均匀粘贴固定仿造皮肤材料或者是真皮，不动凹柱面槽固定在水平桌面上，所述动凹柱面槽的侧向凌边分别固定相同的用于动凹柱面槽上下运动的导向环，也就是动凹柱面槽导向环，不动凹柱面槽的侧向凌边分别固定相同的均质光滑的柱状导向杆，导向杆的外径刚好与动凹柱面槽导向环的内径匹配，所述导向杆彼此竖直平行；所述柱状绳是麻绳制成的绳子截取一段，在柱状绳的一端中心处与弹性绳或者弹簧的一端固定，弹性绳或者弹簧的另一端与牵引丝连接固定形成标记节，牵引丝穿过牵引导向环，牵引导向环固定在竖直杆上，所述竖直杆固定在水平桌面上，牵引丝与弹性绳或者弹簧和柱状绳的中轴线重合，所述刻度板为长方形硬质板上刻有坐标刻度，刻度板竖直平行于柱状绳的中轴线并固定在水平桌面上；所述弹性绳或者弹簧水平导向槽为光滑凹槽，凹槽的方向与柱状绳的中轴线
、
刻度板平行，且固定在水平桌面上的立柱上端，所述立柱固定在水平桌面上，弹性绳或者弹簧水平导向槽能够确保弹性绳或者弹簧处于水平状态；所述不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面槽与柱状绳相匹配，凹柱面槽的柱面母线与柱状绳的柱面母线平行，柱状绳放置在不动凹柱面槽和动凹柱面槽之间后，不动凹柱面槽和动凹柱面槽的凹柱面之间保持一定的间隙，且在加重物和砝码后不能接触，不影响凹柱面对绳子施加的压力；实验演示准备，柱状绳放入不动凹柱面槽中，然后将动凹柱面槽的动凹柱面槽导向环穿入不动凹柱面槽上的柱状导向杆，把重物放置在动凹柱面槽的上部，重物和动凹柱面槽质量事先分别量出，把弹性绳或者弹簧一端与柱状绳的一端固定，另一端与牵引丝固定，拉牵引丝使得弹性绳或者弹簧在弹性绳或者弹簧水平导向槽的光滑凹槽上处于水平自然状态，在刻度板上标注标记节对应位置，演示测量如下内容：实验1，在重物和动凹柱面槽质量保持不变的情况下，在动凹柱面槽与柱状绳接触时间分别为
t
＝1秒，2秒，3秒，4秒，5秒，6秒，7秒，8秒，9秒，
10
秒，
20
秒，
30
秒，
60
秒时，分别在拉牵引丝在柱状绳刚要滑动时，在刻度板上标注标记节对应的位置；在电脑通过数据拟合处理，给出最大静摩擦系数
μ
与接触时间
t
关系；实验2，在动凹柱面槽质量及在动凹柱面槽上面重物不变的情况下，依次在动凹柱面槽上加砝码，在动凹柱面槽与柱状绳接触时间不变时，每增加一次砝码，分别在拉牵引丝在柱状绳刚要滑动时...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄂文杰，李英，梁法库，周莉，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：