Демонстрационная установка по физике

 

1. ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ, содержащая аккумулятор энергии, пусковой механизм, направляющие с ограничителями и два установленных на направляющих посредством газостатических опор физических тела, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей и улучшения .эксплуатационных свойств, аккумулятор энергии выполнен в виде пружины сжатия, расположенной между физическими телами и связанной с .одним из них, а пусковой механизм содержит переставной фиксирунвдий шток, установленный на однбм из тел, пусковой рычаг, смонтированный на другом теле и связанный одним концом со штоком, и пневмотолкатель, связанный со свободным концом рычага и . пневмосистемой газостатических опор, при этом одно из тел имеет линейную шкалу, а штоквизир. § 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что одно из л физических тел закреплено на направляющей . ОО 4 О да 00

СО03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИН

ЗШ < 0 В 23 06

7ÞЮ87ФУ а д,Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3378237/18-12 (22) 06.01.82 (46) 07.08.83. Вюл. Р 29 (72) С.С. Арутюнов (71) Всебоюзное специализированное научно-производственное объединение

"Союзвузприбор" (.53) 371. 66/. 67 (088.8) (56 ) 1. Стрелков В.П. МЕханика. M.

"Наука", 1975, с. 92.

2. Фейнман Р. и др. Фейнмановские ,лекции по физике. N., "Мир", т. 1, 1965 с. 181-185. .(54)(57) 1. ДЕМОНСТРЗЩИОННАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ, содержащая аккумулятор энергии, пусковой механизм, направляющие с ограничителями и два установленных на направляющих посредством газостатических опор физических тела, отличающаяся

„.Я0„, 10340 . А тем, что, с целью расширения демонстрационных воэможностей и улучшения .эксплуатационных свойств„ аккумуля .тор энергии выполнен в виде пружины сжатия, расположенной между физическими телами и связанной с одним из них, а пусковой механизм содержит переставной фиксирующий Шток, установленный на одном из тел, пусковой рычаг, смонтированный на другом теле и связанный одним концом со штоком, и пневмотолкатель, связанный со свободным концом рычага и пневмосистемой газостатических опор, прн этом одно из тел имеет линейную шкалу, а шток — визир. 2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что одно из физических тел закреплено на направляющей.

1034063

Изобретение относится к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано в учебном процессе.

Известно устройство для демонстрации закона сохранения импульса, 5 содержащее два металлических шара с различными массами, установленных на горызонтальной стеклянной пластине. Между шарами установлена пружина сжатия, предварительно деформированная с помощью нити, охватывающей оба шара с диаметральнбй плоскости. После прожигания нити шары разлетаются в разные стороны с различными скоростями, чем подтверждается закон сохранения импульса (1 ).

Однако устройство не имеет воэможности задавать определенные режимы движения тел из-за отсутствия измерительных средств, кроме того, 20 установка имеет невысокие эксплуатационные качества вследствие несовершенства пускового устройства.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является 25 учебная установка для демонстрации закона сохранения импульса, содержащая направляющие, по которым скользят бруски с равной массой, установленные на направляющих посред- 30 ством газостатических опор. Между брусками размещено пусковое устройство, выполненное в виде силового аккумулирующего элемента (взрывателя ) с приводом (электродом), через который подается искра на взрыватель и установленного на одном из брусков штока, один конец которого размещен в направляющей втулке, закрепленной на другом бруске.. Так как массы брусков одинаковы, то они 40 разлетаясь в стороны, под действием силы взрыва одновременно достигают концов направляющих, где отскакивают от ограничителей, сталкиваются и слипаются в центре точно в 45 том же месте, откуда разлетелись )2).

Однако в известной учебной установке неопределенная и труднорегулируемая дозировка заряда взрывателя не .позволяет оперативно зада- 50 вать желаемый режим движения тел.

Установка требует наличия специального источника высокого напряжения, что повышает стоимость установки.

Известная установка имеет однократное действие и требует повторной зарядки взрывателя при каждом опыте.

Из"за отсутствия измерительных средств для определения силы взаимодействия и скорости движения брусков отсутствует возможность ре- 60 гулировки величины силы взаимодействия для разных режимов движения брусков. Кроме того, в известной установке требуется повышенная точность изготовления и сборки штока и 65 направляющей втулки для обеспечения герметичности камеры взрыва.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей и улучшение эксплуатационных свойств.

Указанная цель достигается тем, что в демонстрационной установке, по физике, содержащей аккумулятор энергии, пусковой механизм, направляющие с ограничителями и два установленных на направляющих посредством газостатических опор физических тела, аккумулятор энергии выполнен в виде пружины сжатия, расположенной между физическими телами и связанной с одним из них, а пусковой механизм содержит переставной фиксирующий шток, установленный на одном из тел, пусковой рычаг, смонтированный на другом теле и связанный одним концом со штоком, и пневмотолкатель, связанный со свободным концом рычага и пневмосистемой газостатических опор, при этом одно из тел имеет линейную шкалу, а шток визир.

Кроме того, одно иэ физических

-тел закреплено на направляющей.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид,(одно из тел закреплено ); на фиг. 2 — разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — узел на фиг. 1, разрез; на фиг. 4 вид

Б на пусковой механизм )на фиг. 3; на фиг. 5 — частично общий вид установки с двумя подвижными телами.

Демонстрационная установка содержит установленные в корпусе 1 направляющйе 2, сообщающиеся с источником сжатого воздуха (не показан ), на которых установлены два тела: каретки 3 и 4 с опорами 5. На стойке б установлен аккумулятор энергии представляющий собой упругий элемент

7 сжатия, расположенный между двумя физическими телами, корпусом 1 и кареткой 3 или каретками 3 и 4.

Внутри упругого элемента 7 установлен буферный ограничитель 8. Упругий элемент 7 свободной стороной контактирует с торцовым упором 9 каретки 3.

В отверстии 10 упора 9 расположен конец штока 11, снабженный коническим буртиком 12 и расположенный с зазором в отверстии 10.

Шток 11 подвижно установлен в направляющих втулках 13 и 14, закрепленных в стойке 6, снабжен измерительными элементами для задания параметров движения каретки 3, выполненными в виде визера 15, размещенного на другом конце штока 11, и расположенных на выступах 16 стойки б шкалы 17 для задания силы деформации упругого элемента 7 и шкалы 18 для задания скорости каретки 3.

1034063

10, При этом сцепление свободного конца штока 11 с выступом 25 рычага 19 обеспечивает необходимую деформацию упругого элемента 7, позволяющую осуществить движение каретки 3 с заданной скоростью.

Режим движения каретки 3 также может задаваться в зависимости от

4.0

М-А

На торцовом упоре 9 шарнирно установлен двуплечий рычаг 19, одно плечо которого выполнено с выступом

20, контактирующим с буртиком 12 штока 11.

Положение штока 11 регулирует- 5 ся вручную и фиксируется винтом 21.

Исходное положение штока 11, когда упругий элемент 7 сжатия контактирует с торцовым упором 9 при его нулевой деформации, соответствует положению визира 15 напротив нулевых делений шкал 17 и 18.

- Второе плечо 22 рычага 19 кинематически связано с толкателем 23 пневмопривода 24, сообщающегося с полостью гаэостатических направляющих 2 с помощью трубопровода 25, закрепленного на каретке 3.

На входе в газостатические направляющие 2 на штуцере 26 с продольными отверстиями 27 установлен 20 распределительный клапан, выполненный в виде поворотной втулки 28 с отверстиями 29, одинаковыми по . размерам с отверстиями 27.

Поворот втулки 28 осуществляет- 25 ся посредством рычага 30 и пружины

31 вручную или дистанционно элект.ромагнитом 32 и ограничительными упорами 33 и 34.

Учебная установка работает следующим образом.

Для проведения экспериментов с заданной скоростью движения каретки

3 шток 11 вручную перемещают до положения, когда визир 15 совмещается с делением шкалы 18, соответствующим заданной скорости каретки 3, и фиксируют винтом 21. силы деформации упругого элемента

7, задаваемой по шкале 17, Поворотная втулка 28 посредством пружины 31 и упора 33 занимает исходное положение, при .котором отверстия 29 совмещены с отверстиями 27-штуцера 26. При этом воздух от источника сжатого воздуха,выходит в атмосферу и давление воздуха в полых направляющих 2 падает до минимума, исключающего движение каретки 3.

Для приведения каретки 3 в движение поворотную втулку 28 с помощью рычага 30 вручную или дистанционно электромагнитом 32 устанавливают в другое крайнее положение до упора

34, при котором отверстия 27 штуцера 26 перекрываются перемычками втулки 28. При этом давление в направляющих 2 мгновенно достигает рабочего значения, между опорами 5. и направляющими 2 образуется воздушная подушка, исключающая трение -между ними. Одновременно срабатывает пневмопривод 24 и его толкатель 23 перемещает плечо 22 рычага 19, выводя из зацепления со.штоком 11 выступ 20 рычага 19. Под действием силы деформации упругого элемента

7 каретки 3 освобожденная от за-. цепления со стойкой 6, связанной с корпусом 1, начинает двигаться с заданной скоростью.

В другом варианте установки стойка 6 .со всеми закрепленными на ней элементами расположена на второй подвижной каретке 4 ° После освобождения от зацепления кареток

3 и 4 они под действием упругого элемента 7 движутся с заданными скоростями в противоположные стороны.

Изобретение позволяет повысить удобство эксплуатации установки, оперативно проводить многократное повторение одно."о и того же эксперимента в заданном режиме, расширить демонстрационные возможности установки в процессе обучения.

1034063

Л

Составитель С. Москалев

Редактор А. Курах Техред И.Метелева

Корректор И. Ватрушкина

Заказ 5630/53 Тираж 488

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг, 7

Вид Ю