Учебный прибор по физике

 

Изобретение относится к учебным приборам (УП) по физике и позволяет повысить точность демонстрации закона сохранения и изменения механической энергии путем сравнения колебаний подвешенной на упругой нити 4 крестовины (К) с мишенью (М) до и после осуществления выстрела по М. Для этого УП снабжен средством для регистрации колебаний К, состоя , 11 11 11 I I I 11 I 11 11 J i IS JO Х :л 4:: : СП tf Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 09 В 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3874568/28-12 (22) 27.03.85 (46) 07.03.87. Бюл. ))| 9 (71) Всесоюзное специализированное научно-производственное объединение нСоюзвузприбор (72) В.М.Пальмихин и Г.А.Королев (53) 37166/67(088.8) (56) Книга В.В.Юденич и др. Технические средства обучения и типовое учебно-лабораторное оборудование.

М.: Высшая школа, 1974, с. 6.

|54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ (57) Изобретение относится к учебным приборам (УП) по физике и позволяет повысить точность демонстрации закона сохранения и изменения механической энергии путем сравнения колебаний подвешенной на упругой нити 4 крестовины (К) с мишенью (М) до и после осуществления выстрела по М. Для этого УП снабжен средством для регистрации колебаний К, состоящим из фотодатчика 15 и флажка 16, и регистром 17 числа и времени колебаний К, электрически связанным с фотодатчиком 15. Спусковое средство

12 приспособления для осуществления выстрела сообщает ускорение пуле за счет упругих свойств йружины, что

1295435 позволяет установить его в непосредственной близости от М, закрытой прозрачным кожухом 18. УП имеет шкалы угла поворота К и для определения расстояния от линии полета пули до оси вращения К. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

/

ЗО

35, 40

Изобретение относится к учебным приборам по физике и может быть использовано для изучения закона сохранения и уменьшения механической энергии.

Цель изобретения — повышение точности демонстрации закона сохранения и изменения механической энергии, На фиг. 1 показан учебный прибор по физике, общий вид; на фиг. 2 — 1 то же, вид сбоку; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 — вид В на фиг. 4; на фиг. 6 — разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг, 7 — вид Д на фиг, 3; на фиг. 8 — разрез Е-Е на фиг. 7.

Учебный прибор содержит основные и дополнительный кронштейны 1, 2 и 3, несущий элемент, подвешенную на упругой нити 4 к основным кронштейнам

1 и 2 крестовину 5, на горизонтальных стержнях 6 которой расположены мишень 7 с уравновешивающим ее грузом

8 и установлены с возможностью горизонтального перемещения инерционные грузы 9 (фиг. 3) и приспособление 10 для осуществления выстрела, установленное на дополнительном кронштейне 3 и имеющее спусковое устройство 11 (фиг. 3 и 4). Несущий элемент выпол нен в виде основания 12 со тойкой

13, а учебный прибор имеет средство цля регистрации колебаний крестовины 5, состоящее из жестко закрепленного на дополнительном кронштейне 3 .под. крестовиной 5 кольца 14, к которому прикреплен фотодатчик 15, и флажка 16, закрепленного на упругой нити 4 на пересечении с оптической осью фотодатчика 15, электрически

:связанного с регистратором 1? числа и времени колебаний крестовины 5, установленным на основании 12 прибо2 ра, причем дополнительный кронштейн 3 закреплен в средней части стойки 13, а крестовина 5 с мишенью 7 снабжена установленным на кольце 14 прозрачным кожухом 18 с нанесенной на него шкалой 19 угла поворота крестовины 5 (фиг, 2), при этну приспособление для осуществления выстрела 10 установлено на касательной к кольцу 14 перпендикулярно плоскости мишени 7, а горизонтальные стержни 6 и мишень 7 имеют шкалы 20 и 21 соответственно для определения расстояния от линии полета лули 22 до оси 23 вращения крестовины 5 (фиг. 7) . Спусковое уст ройство 11 имеет две продольно расположенные направляющие 24 и 25, подпружиненную защелку 26 и установленный на одной из направляющих 24 фиксатор 27 для взаимодействия с пулей

22, выполненноч в виде подпружиненной полой втулки, установленной на второй направляющей 25. Регистратор 17 числа и времени колебаний имеет кнопки 2830 "Сеть", "Стоп" и "Сброс", датчик

31 времени, например электронный миллисекундомер, и датчик 32 числа колебаний.

Подготовка к работе с учебным прибором осуществляется нажатием на кнопки 28 и 30, таким образом датчики 31 и 32 устанавливаются в нуль.

Прибор работает следующим образом.

Поворачивают вручную крестовину 5 на угол 15-20 ври этом приблизио тельно на тот же угол поворачивается флажок 16. Далее крестовину 5 отпускают и она начинает совершать свободные гармонические колебания вокруг вертикальной оси, при этом флажок

16 пересекает оптическую ось фотодатчика 15, при первом же пересечении

1295435

Т, Т = - -, t и !

S5 начинается отсчет числа и времени колеоаний крестовины 5 регистратором 17.

Фиксация числа и времени колебаний крестовины производится нажатием кнопки "Стоп" после 10-15 колебаний.

После снятия результатов с датчиков

31 и 32 расчетным путем определяется среднее значение периода Т, колебаний по следующей формуле где, — время колебаний; п, — число колебаний, при исходном (любом) положении инерционных грузов 9 на горизонтальных стержнях 6. Изменяя положение инерционных грузов 6, определяют Т аналогично определению Т, .

Производят выстрел, пуля 22 летит до взаимодействия с мищенью 7 и залипает в слое, например, пластилина, таким образом летящая пуля 22 испытывает абсолютно неупругий удар с мишенью, а крестовина 5 начинает колебаться вокруг вертикальной оси 23, при этом угол, на который поворачивается крестовина определяется визуально по шкале 19, нанесенной на прозрачном кожухе 18 (фиг. 2).

Из закона сохранения количества движения можно определить скорость пули 22 где V — скорость. пули 22; максимальный угол отклонения крестовины 5 по шкале 19;

К вЂ” модуль кручения упругой нити 4; — момент инерции крестовины 5; ш — масса пули 22;

r — расстояние от линии полета пули до оси вращения крестовины по шкалам 20 и 21.

Произведение KI определяют по формуле

167 M R Т,, KI (Т2 у2 )2 где M — масса инерционных грузов 9;

R . — раестояние от центров масс инерционных грузов 9 до упругой нити 4;

f0

45 и Т вЂ” периоды колебаний крестови7. ны 5 при различных положениях инерционных грузов 9.!

Формула изобретения

1 ° Учебный прибор по физике, содержащий основные и дополнительный кронштейны, установленные на основа-. нии, подвешенную на упругой нити к основным кронштейнам крестовину, на горизонтальных стержнях которой расположены мишень с уравновешивающим ее грузом и установлены с возможностью горизонтального перемещения инерционные грузы, и приспособление для осуществления выстрела, установленное на дополнительном кронштейне и имеющее спусковое устройство, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности демонстрации: закона сохранения и изменения механической энергии, он имеет связанную с основанием стойку и средство для регистрации колебаний крестовины, состоящее из жестко закрепленного на дополнительном кронштейне под крестовиной кольца, к которому прикреплен фотодатчик, и флажка, закрепленного на упругой нити на пересечении с оптической осью фотодатчика, электрически связанного с регистратором числа и времени колебаний крестовины, установленном на основании прибора, причем дополнительный кронштейн закреплен в средней части стойки, а крестовина с мишенью снабжена установленным на кольце прозрачным кожухом с нанесенной на него шкалой угла поворота крестовины, при этом приспособление для осуществления выстрела установлено по касательной к кольцу перпендикулярно плоскости мишени, а горизонтальные стержни и мишень имеют шкалы для определения расстояния от линии полета пули до оси вращения крестовины.

2. Прибор по п. 1, о т.л и ч аю шийся тем, что, спусковое устройство имеет две параллелЬно расположенные направляющие, защелку и установленный на одной иэ направляющих фиксатор для взаимодействия с пулей, выполненной в виде подпружиненной полой втулки, установленной на второй направляющей.

1295435