Учебный прибор по физике

 

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий горизонтальные направляющие , каретку и регистратор параметров движения каретки, срстоя «ий из источника светового, луча, диaф| aI 4ы, отражателя и экрана, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности регистрации параметров движения, он ,имеет вертикально установленную между направляющими опорную пластину и образующие магнитную подушку магниты, расположенные на направляющих и каретке, последняя установлена на верхнем ребре пластины, а ее ходовые элементы расположёны по обе стороны пластины, при этом диафрагма выполнена в виде установленного с возможностью вращения диска с отверстиями, а отражатель закреплен на каретке под углом 45 к оптической оси источника луча. СП 4 00 I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН уд) G ..09 В 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьеБЯаЕА-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2850648/28-12 (22) 13.12.79

{46) 30.04.83. Бюл. 9. 16 (72) В.Б. Иулевский (53) 371.66(088.83 (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2667873/28-12, кл. G 09 В 23/06, 1978. (54) (57) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий горизонтальные направляющие, каретку и регистратор параметров движения каретки, состоящий иэ источника светового луча, диафрагмы, отражателя и экрана, о т л и ч а ю„.SU„„10ll5418 А шийся тем, что, с целью повышения точности регистрации параметров движения, он,имеет вертикально установленную между направляющими опорную пластину и образующие магнитную подушку магниты, расположенные на налравлякицих и каретке, последняя установлена на верхнем ребре пластины, а ее ходовые элементы расположены по обе стороны пластины, при этом диаФрагма выполнена в виде установленного .с возможностью вращения диска с отверстиями, а отражатель закреплен

- на каретке под углом 45 к оптической оси источника луча.

1015418 ь и 7 каретки соединены между собои при помощи прокладок 11.

Регистратор параметров движения каретки состоит из источника 12 светового луча, диафрагмы, выполненной в виде вращающегося диска 13, отражателя 14, и светочувствительного экрана 15. Оптическая ось источника 12 луча света параллельна направлению движения каретки,.отражатель 14 в виде зеркала установлен под углом 41 к оптической оси источника луча и снабжен короткофокусной линзой 16 для фокусировки источника луча света, диск 13 выполнен из непрозрачного материала и приводится во вращение с помощью известных средств, например электродвигателя Уоррена 17 со скоростью вращения один оборот в секунду.

На диске 13 выполнено одно или несколько отверстий 18, расположенных с воэможностью пересечения оптической оси источника 12 луча света. Диск установлен между источником 12 светового луча и о гражателем 14, а плоскость диска расположена по нормали к упомянутой оптической оси.

В качестве светочувствительного экрана 15 может быть принята смоченная в проявителе фотобумага.

Для снижения трения между кареткой и направляющими 1 и 2 последние снабжены опозитно расположенными постоянными магнитами 19 и 20, например, в виде полосок магнитной резины, полюса которых установлены таким образом, чтобы между ними создать .магнитное поле, обеспечивающее бесконтактное перемещение каретки по направляющим

1 и 2.

Для ограничения перемещения каретки, а также для придания ей скорости в Начале и.конце направляющих 1 и .2, установленных на вертикальной отюрной пластине, имеются пружинные .кольца 21, а для синхронизации начала движения каретки со световым импульсом прибор снабжен стопором..

Прибор работает следующим образом.

Для демонстрации равномерного прямолинейного движения направляющие 1 и 2 устанавливают горизонтально. Движение каретке сообщается за счет упругости пружинного кольца 21, от степени деформации которого зависит величина скорости. Одновременно включается источник 12 луча света и привод 17 вращающегося диска 13. При вращении диска 13 через равные промежутки времени источник 12 луча света оставляет на экране 15 метки, совокупность которых позволяет сфор-. мулировать определение равномерного прямолинейного движения.

Расстояние между метками загиси определяется путями, пройденными кареткой за время между импульсами, на.

На фиг. 1 изображен прибор, общий вид, (вид сверху); на фиг. 2 - разрез

A A на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 1.

Прибор по физике содержит направляющие 1 и 2, которые имеют в поперечном сечении одинаковый угловой профиль. Направляющие 1 и 2 прикреплены к стойкам универсального штатива 3 при помощи стержней 4. Между направляющими 1 и 2 вертикально установлена пластина 5 ° На верхнем ребре пластины 5 установлена каретка, состоящая иэ двух частей 6 и 7, не- 60 сущих ходовые элементы в виде роликов 8. Ходовые элементы 8 расположены по обе стороны 9 и 10 пластины

5, при этом оси вращения роликов 8 параллельны сторонам 9 и 10. Яасти Д .м

Изобретение относится к учебным приборам по физике для демонстрации опытов по кинематике и динамике и

Может быть использовано в общеобразо вательных и других учебных заведениях.

Известен учебный прибор по физике, содержащий горизонтальные направляющие, каретку и регистратор параметров движения каретки, состоящий из источника светового луча, диафрагмы, отражателя и экрана 1 .

Однако данный прибор не позволяет проводить эксперименты с высокой степенью точности вследствие того, что устройство для регистрации результатов выполнено контактным, в кото- 15 ром на точность результатов проводимых опытов накладывается погрешность от сил трения, возникающих при непрерывном взаимодействии пишущего элемента с цилиндром-экраном. 20

Кроме того, между колесами тележки и направляющими, в шарнирах колес, -акже возникают силы трения, которые вносят дополнительную погрешность в результаты опытов. 25

Цель изобретения - повышеиие точности регистрации параметров движения.

Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор по физике, содержащий горизонтальные направляющие каретку и регистратор параметров движения каретки, состоящий из источника светового луча, диафрагмы, отражателя и экрана, имеет также вертикально ус- тановленную между. направляющими. опорную пластину и образующие магнитную подушку магниты, расположенные на направляющих и каретке, последняя установлена на верхнем ребре пластины, а ее ходовые элементы расположены по обе стороны пластины, при этом .диафрагма выполнена в виде установленного с возможностью вращения диска с отверстиями, а отражатель закреплен на каретке под углом 45 к 45 оптической оси источника луча.

1015418

Фиг 5

Составитель Ю. Смоляков

Техред К.Мыцьо Корректор Е. Рошко

Редактор Ю. Ковач

Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мосжва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3222/48

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пример эа 1 с. Если скорость вращения двигателя 1,7 один оборот в секунду, то на диске 13 открыто рдно отверстие.

Для демонстрации движения с ускорением наПравляющие 1 и 2 устанавливают 5 с небольшим уклоном и каретка скаты, вается с.;их верхнего конца, фиксируя

1 на экране, 15 свое положение.

Например, при этом же значении периода эапйси - 1 с, ускорение может быть вычислено по формуле а = 2S где S — - расстояние между метками.

Предлагаемый прибор обеспечивает демонстрацйю и других законов динамики и кинематики, например второго закона Ньютона, где опыт начинается с 15 измерения силы, действующей на"пустую каретку. При этом угол наклона подбирается таким, чтобы диаметр показы.вал 0,2 Н. Затем определяется ускорение каретки под действием данной силы. Для этого записывается ее движение с использованием синхронизатора пуска и периодом записи 1 с. Численное значение ускорения будет равно удвоенному расстоянию до первой 25 метки. Далее на каретке укрепляют дополнительный груз (брусок). Изменяя угол наклона прибора, следует добиться действия на каретку такой же по модулю силы, как и в первом случае.

Затем определяется значение ее ускорения.

Опыт показывает, что модули ускорений обратно .пропорциональны массам

l a I m тел - - = — - - Следовательно, m а

= m>a, Величина ma одинакова для обоих ускоряемых тел при действии на них одинаковой силы. Эта величина и является мерой действия силы Р=жа.

При демонстрации опытов, когда в качестве светочувствительного экрана выбрана фотобумага, смоченная в проявителе. следует во время записи результатов включать в помещении красный свет. Метки на фотобумаге появляются через 4-6 с в зависимости от свежести проявителя.

Если запись следует сохранить, то фотобумагу помещают в непрозрачный бачок с закрепителем при красном свете, а затем включают обычный свет.

Предлагаемый прибор прост в изготовлении, удобен в эксплуатации и позволяет обеспечить высокую точность проводимых опытов.