Учебный прибор по физике для демонстрации закона сохранения момента количества движения

 

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и механике. Целью изобретения является повышение наглядности и улучшение эксплуатационных качеств. Учебный прибор по физике содержит вертикальную стойку 1, горизонтальный вал 3 с осевым отверстием 4 и втулкой 5, направляющие стержни 6 с подвижными грузами 7, ограничители 8 и фиксаторы грузов, устройство освобождения грузов, аккумуляторы энергии 18, выполненные из плоской резины, накидную гайку 22 со штырем 23 и штифтом 24, поворотную планку 25. После укрепления двух грузов около втулки 5 и соединения их резиновыми кольцами с ограничителями 8, а двух грузов - у ограничителей 8 и соединения их резиновыми кольцами с втулкой 5 направляющим стержням 6 сообщают угловую скорость. При вращении системы вначале освобождаются грузы 7, расположенные около ограничителей 8, и перемещаются к центру втулки 5, при этом направляющие стержни 6 начинают вращаться с большей скоростью. Затем освобождаются и расходятся к ограничителям 8 грузы, расположенные у втулки 5, и направляющие 6 замедляют вращение. Изобретение предназначено для лекционных демонстраций закона сохранения момента количества движения вращающейся системы тел большому количеству слушателей. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ) 5 С 09 В 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4468820/31-12 (22) 01.08.88 (46) 15.05.90. Бюл. М - 18 (72) Н.Г.Щербаков (53) 531.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н,110857, кл. G 09 В 23/08, 1956. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ.. ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА

КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к учебным пособиям по физике и механике. Целью изобретения является повышение наглядности и улучшение эксплуатационных качеств. Учебный прибор по физике содержит вертикальную стойку 1, горизонтальный вал 3 с осевым отверстием 4 и втулкой 5, направляющие стержни 6 с подвижными грузами 7, ограничители

8 и фиксаторы грузов, устройство освобождения грузов, аккумуляторы энергии 18, выполненные из плоской резины, „„Я0„„1564681 A 1

2 накидную гайку 22 со штырем 23 и штифтом 24, поворотную планку 25.После укрепления двух грузов около втулки 5 и соединения их резиновыми кольцами с ограничителями 8, а двух грузов — у ограничителей 8 и соединения их резиновыми кольцами с втулкой 5 направляющим стержням 6 сообщают угловую скорость. При вращении системы вначале освобождаются грузы 7, расположенные около ограничителей 8, и перемещаются к центру втулки 5, при этом направляющие стержни 6 начинают вращаться с большей скоростью. Затем освобождаются и расходятся к ограничителям 8 грузы, расположенные у . втулки 5, и направляющие 6 замедляют вращение. Изобретение предназначено для лекционных демонстраций закона сохранения момента количества движения вращающейся системы тел большому .количеству слушателей. 3 ил.

1564681

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и механике и может быть использовано для демонстрации большой группе слушателей закона сохранения момента количества движения

5 вращающейся системы тел.

Целью изобретения является повышение наглядности и улучшение эксплуаационных качеств., 10

Указанная цель достигается тем, то в устройстве„ содержащем установенный в подшипниках на вертикальной тойке горизонтальный вал с осевым тверстием, смонтированные на втулке ала двуплечие направляющие стержни, 1 становленные симметрично по отноше1 ию к оси вращения, и расположенные иа них по обе стороны от втулки подижные грузы, фиксаторы грузов и зарепленные на концах плеч ограничите-. и перемецения грузой, установлена торая пара двуплечих направляющих тержней такой же длины с грузами днотипной массы, расположенных около 25 тулки вала перпендикулярно по отноению к первой паре стержней в плосости их вращения, и симметрично к си вала средство для освобождения рузов и упругие аккумуляторы энергии ля перемецения грузов, при этом одна ара грузов установлена около втулки ала, укреплена с помощью фиксаторов соединена упругими аккумуляторами нергии с ограничителями перемецения грузов, установленных на концах стерж35 ей, и со средством освобождения рузов, другая пара грузов установпеа на концах стержней около ограничиелей перемецения грузов, укреплена помощью фиксаторов и соединена упугими аккумуляторами энергии со .редством освобождения грузов, причем последнее выполнено в виде штыря, который установлен в центре вала и пере45

Мещается вдоль него при взаимодействии с накипной гайкой, которая имеет

Снаружи жестко прикрепленный перпендикулярно ее оси штифт, взаимодействующий с планкой, закрепленной на

<",тенке с возможностью ее поворота.

Введение в устройство второй пары фвуплечих направляющих с грузами, расположенными попарно у центра вращения направляюцих и на их концах, упругих аккумуляторов энергии для пе-55 емещения грузов и устройства для освобождения грузов обеспечивает автоматическое последовательное с необходимой временной задержкой быстрое попарное перемецение положений грузов в условиях вращения их в вертикальной

1 плоскости и последовательное изменение скорости врацения системы (от медленного к быстрому и снова к медленному) при условии сохранения момента количества движения, в результате чего повышается наглядность демонстрируемого закона и удобство его использования.

На фиг.1 изображен учебный прибор по физике, общий вид: на фиг.2— то же, вид сбоку; на фиг.3 — принципиальная схема средства для освобождения грузов, Учебный прибор по физике содержит вертикальную стойку 1 с подшипниками

2, укрепленными в ее верхней части, в которых установлен горизонтальный вал 3 с осевым отверстием 4 и втулкой

5, двуплечие направляющие стержни 6 одинаковой длины, смонтированные диаметрально противоположно на втулке 5 и установленные симметрично по отношению к оси вращения, подвижные грузы

7, ограничители 8 перемещения грузов, укрепленные на концах стержней 6, фиксаторы грузов, которые выполнены в виде постоянных магнитов 9, установленных соответственно в ограничителях 8 и во втулке 5, устройство освобождения грузов, которое включает две капроновые нити 10 и 11, коромысла 12, установленные на двух ограничителях 8 и с двух сторон втулки 5, накидные пластины 13 грузов с отверстиями 14 для коромысла 12, направляющие штыри 15 и ограничитель 16 нити

10 и двуплечую вилку 17 нити 11. Аккумуляторы 18 энергии выполнены из резины в форме ленты, связанной в кольца, которые устанавливаются на накидные . пальцы 19 — 21, укрепленные соответственно на всех грузах 7, на втулке 5 и на двух ограничителях "8.

На конце вала с противоположной стороны втулки 5 выполнена резьба и установлена накидная гайка 22, в днище которой по центру укреплен штырь 23, а снаружи жестко прикреплен штифт 24, который опирается на планку 25, закрепленную на стойке 1 с возможностью поворота. В передней части втулки 5 установлен разделитель для раздельного и последовательного освобождения капроновых . нитей 10 и 11 от взаимодействия со штырем 23.

15646

Прибор работает следующим образом.

Перед демонстрацией одну пару грузов 7 устанавливают около втулки 5, а другую — около упоров 8 направляю5 щих, закрепляют каждый груз с помощью накидных пластин 13, коромысел 12, капроновых нитей 10 и 11, середины которых в виде петель заводят на штырь 23 раздельно через планку, путем вращения гайки 22 набрасывают, растягивая, аккумуляторы 18 энергии на накидные пальцы 19, 20.и 19, 21 соответственно грузов 7 и ограничителей 8 и устанавливают в горизонтальное15 положение поворотную планку 25 для взаимодействия ее со IIITHATOM гайки 22..

Демонстрация производится следующим образом.

Направляющим стержням 6 с грузами 20

7 сообщают угловую скорость ь, которая для контраста динамического эффекта выбирается небольшой. Вращение вала 3 с втулкой 5 относительно гайки

22, которая застопорена от поворота 25 штифтом 24. опирающимся на планку 25, вызывает продольное перемещение штыря 23, с которого через 8-10 с. сбрасывается петля нити 10.

Ослабление натяжения нити 10 обес- 30 печивает возможность поворота коромысел 12 у первой пары диаметрально расположенных грузов 7. В этот момент концы коромысел 12 выходят из отверстий 14 накидных пластин 13 и каждый

35 из первой пары грузов под действием упругой силы растянутых аккумуляторов 18 энергии начинает с большой скоростью движение вдоль направляющих 6 к центру вала 3, совершая одновремен- 40 но вращательное движение, и, достигнув втулки 5, притягиваются магнитами 9, установленными внутри нее. При этом происходит уменьшение момента инерции системы. Так как произведение момента инерции на угловую скорость в замкнутой системе остается постоянным, то направляющие 6 начинают вращаться с большей скоростью.

Так как гайка 22 продолжает скру 5О чиваться с вала 3, перемещая и штырь

23, то через 10-12 с со штыря 23 сбрасывается петля нити 11, что приводит к освобождению второй пары грузов 7.

Эти грузы под действием аккумуляторов

81 6 энергии с большей скоростью перемешав ются от центра вращения системы к концам направляющих, где также притягиваются постоянными магнитами 9 упоров 8. При этом происходит увеличение момента инерции и угловая скорость вращения направляющих резко уменьшается. На этом демонстрация заканчивается., Ожидается положительный эффект при изучении соответствующих разделов физики и механики, экономический эффект от лучшего усвоения демонстрируемого физического закона.

Формула изобретения

Учебный прибор по физике для демонстрации закона сохранения момента количества движения вращающейся системы тел, содержащий установленный в подшипниках на вертикальной стойке горизонтальный вал с осевым отверстием, смонтированные на втулке вала; двуплечие направляющие стержни, установленные симметрично по отношению к оси вращения, и расположенные на

I них по обе стороны от втулки подвижные грузы, фиксаторы грузов в заданном положении, закрепленные на концах плеч ограничители перемещения грузов и связанное с фиксаторами средство освобождения грузов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с цепью повышения наглядности и удобства использования, он содержит вторую пару двуплечих направляющих стержней с грузами равной массы, аналогичную .первой, при этом вторая пара стержней расположена на втулке вала перпендикулярно первой паре и имеет держатели грузов и закрепленные на концах плеч ограничители перемещения грузов, грузы на первой паре стержней установлены в зоне расположения ограничителей,, а на второй паре — в зоне размещения втулки, фиксаторы грузов связаны со средством освобождения посредством упругих аккумуляторов энергии, причем средство освобождения грузов выполнено в виде винтового штыря, установленного в осевом отверстии горизонтального вала и взаимодействующего со стойкой прибора посредством застопоренной накидной гайки.

1564681

Фиг. 3

Составитель А.Глазков

Редактор О.Спесивык Техред Л,Сердюкова Корректор A.0брунар

Заказ 1163

Тираж 386

Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101