Учебный прибор по кинематике идинамике

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 499576 (51) М. Кл. з (22) Заявлено 11.07.79 (21) 2796662/28-12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

G 09 В 23/06

Гееударстееннмй камитет

СССР по делам лзобретений и еткрмтий (53) УДК 371.66/

/67 (088.8) Опубликовано 23.07.81. Бюллетень №27

Дата опубликования описания 28.07.81 (72) Автор изобретения

В. Б. Мулевский (7I) Заявитель (54) УЧЕБНЫИ ПРИБОР ПО КИНЕМАТИКЕ И ДИНАМИКЕ!

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

Известен учебный прибор по основному авт. св. № 499576, используемый в школах и других учебных заведениях для демонстрации опытов по кинематике и динамике. Этот прибор выполнен в виде смонтированных на раме направляющих и плоского экрана, при этом экран имеет возможность качания при помощи привода, выполненного в виде электромагнита, в цепь которого включен электрический прерыватель. На направляющих расположено подвижное тело, имеющее форму цилиндра с коническими фасками и с укрепленным на нем пишущем устройством в виде смоченной краской кисточки, которая касается экрана при движении тела по на- 15 правляющим. (1) .

Однако при демонстрации опытов острие кисточки разминается и возможны значительные отклонения его в разные стороны, что приводит к некачественной записи, отображающей движение тела, а следовательно, к снижению точности измерения, Кроме того, при таком взаимодействии экрана с пишущим устройством на тело может действовать вызванная экраном сила, направленная вдоль оси подвижного тела, которая может привести к перекосу положения движущегося тела, а следовательно, к отклонению острия кисточки пишущего устройства, что также приводит к снижению результатов проводимых опытов. Одновременно при таком взаимодействии кисточки и экрана, вследствие разминания кисточки и действия осевых сил, увеличивается сила трения, что приводит к замедлению движения тела и искажению результатов проводимых опытов.

Кроме того, в известном приборе отсутствует устройство обеспечивающее синхронизацию начала движения тела с началом записи, что необходимо для повышения точности записи при проведении ряда опытов, например, для определения ускорения при демонстрации равноускоренного движения.

Цель изобретения — повышение точности результатов проводимых опытов.

Указанная цель достигается тем, что прибор имеет устройство синхронизации начала движения тела и записи имеющее связанный с пластиной электромагнит, закрепленный на

849283 оси качания кулачка и контакта, включенного в электрическую цепь электромагнита, а экран выполнен в виде части цилиндрической поверхности, ось которой лежит на прямой, соединяющей его вершину с осью качания экрана. 5

Устройство синхронизации выполнено, например, в виде установленной на направляющих фиксирующей пластины и механизма ее поворота.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый прибор; на фиг. 2 — то же, вид А

to на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант выполнения устройства синхронизации; на фиг. 4 вид Б на фиг. 3.

Предлагаемый прибор содержит направляющие 1, подвижное тело 2, с укрепленным на нем пишущим устройством 3, экран 4.

Направляющие 1 и экран 4 смонтированы на раме 5, при этом экран может поворачиваться на шарнирах 6. С экраном 4 соединен привод 7, выполненный, например, .в виде электромагнита и электрического прерывателя 8.

Подвижное тело 2 выполнено в виде цилиндра с коническими фасками 9.

Пишущее устройство 3 представляет собой кисточку, которая касаегся экрана. На раме 5 расположены гравитационные горки 10, в результате этого подвижному телу сообщается начальная скорость.

Упругое кольцо 11 используется для осуществления упругого взаимодействия меж- зо ду подвижными телами 2.

Экран прикреплен к оси качания 12 (к оси 12 шарниров 6) при помощи равномерно расположенных вдоль экрана двух радиальных державок 13 и выполнен в виде части цилиндрической поверхности 14, ось которой может совпадать с осью 12 качания экрана. Средняя образующая поверхности экрана имеет шкалу 15, находящуюся на уровне пишущего устройства 3.

Устройство синхронизации начала движения тела 2 и записи выполнено, например, в виде шарнирно смонтированной в направляюших 1 фиксирующей пластины 16, свободный конец которой контактирует с подвижным телом 2, привода поворота пластины 45 выполненного в виде электромагнита 17, управляемого посредством кулачка 18 и подвижного контакта 19, замыкающего электрическую цепь 20, управления электромагнита 17.

Привод поворота пластины 16 может быть выполнен и по другому варианту, например в виде качающегося рычага 21, контактирующего с кулачкам 18 и шарнирно связанной с ним штанги 22, проходящий через паз 23, выполненный в ближней к экрану направляющей 1, причем свободный конец штанги заходит в гнездо 24, выполненное в пластине 16.

Для удобства проведения опытов с использованием наклонной горки 10 устройство синхронизации может быть снабжено дополнительным стопором в виде пластины 25, шарнирно установленной в направляющих 1 и связанной с пластиной 16 при помощи тяги 26. К направляющим 1 прикреплена пружина 27, связанная с пластиной 16, а рычаг 21 имеет упор 28.

Для демонстрации равномерного прямолинейного движения прибора устанавливают горизонтально, на гравитационную горку 10 устанавливают подвижное тело 2, которое удерживается пластиной 15, экран 4 приводом 7 приводят в колебательное движение.

При приближении экрана к пишущему устройству 3 кулачок 18, поворачиваясь, воздействует или на контакт 19, который включает электромагнит 17, или на рычаг 21, который отходя от кулачка, выводит штангу 22 из гнезда 24 (для второго варианта использования) .

После этого пластина 16, поворачиваясь под действием или электромагнита 17, или пружины 27, поворачивает пластину 25 и и освобождает тело 2.

При движении подвижного тела 2 по направляющим 1 пишущее устройство 3 взаимодействует с поверхностью 14 экрана 4 через равные промежутки времени и оставляет на ней метки, совокупность которых позволяет сформулировать определение равномерного прямолинейного движения.

При демонстрации равноускоренного и равнозамедленного движения раму 5 с подвижным телом 2 наклоняют на незначительный угол, включают привод 7 экрана 4, который при движении посредством кулачка 18 включает как и в случае равномерного движения привод поворота пластины 16, подвижное тело 2 двигается по направляющим 1, тем самым обеспечивается синхронизация начала движения тела 2 с фиксацией этого положения на экране. При этом подвижное тело 2 скатывается с верхнего конца по направляющим 1, фиксируя на поверхности 14 экрана 4 свое положение через равные промежутки времени.

Для определения отношения ускорений двух взаимодействующих тел на направляющих 1 в средней части их устанавливают стальное и алюминиевое подвижные тела с деформированным упругим кольцом 11 между ними.

Кольцо 11 подшивают на бифилярном подвесе, перетянув его нитью в средней части. Экран 4 приводят в колебательное движение, а нить прежигают. Под действием упругого кольца 11 подвижные тела 1 двигаются с ускорением, начальные скорости подвижных тел равны нулю, следовательно, отношение конечных скоростей равно отношению ускорений. Измерив расстояние меж849283

5 ду метками оставленными стальным и алюминиевым подвижными телами на экране, в зонах, где прекращается действие упругого кольца, определяют отношение путей, пройденных за одно и то же время. Это отношение равно отношению конечных скоростей, а следовательно, и отношению ускорений подвижных тел.

Для доказательства независимости отношений ускорений от вида взаимодействия повторяют предыдущий опыт, изменив величину деформации упругого кольца 11. По- "о лученное отношение равно первому.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по кинематике и динамике по авт. св. № 499576, отличающийся тем, что с целью повышения точности проводимых опытов, он имеет устройство синхронизации начала движения тела и записи, а экран выполнен в виде части цилиндрической поверхности, ось которой лежит на прямой, соединяющей его вершину с осью качания.

2. Прибор по п. 1 отличающийся тем, что устройство синхронизации выполнено в виде установленной на направляющих фиксирующей пластины и механизма ее поворота, имеющего связанный с пластиной электромагнит закрепленного на оси качания кулачка и контакта, включенного в электрическую цепь электромагнита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 499576, кл. G 09 В 23/06, 1974.

849283

2Ф 1б

Фиг. Я

Вид&

25 1б

Фиг.4

Составитель Д. Гриценко

Редактор Г. Волкова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 6100/67 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4