Учебный прибор по физике Советский патент 1983 года по МПК G09B23/06 

(Л

с

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, соаержащиб перфорированное осдовение, среаство подачи сжатого воздуха и ухугановпенные на основавшс rRsrati, о т л и ч ia ю ш и и с я тем, что, с целью понышешя целлоастрваяоявах. возможностей), он имеет ааттак уггкяеюй скорости груза, уставоБлешау в аентре: основания вертнхаенвгцую :jsoiyio ось с храловьо г колесом, лруяоояпый teeaaMOM&tpt расположенный нов осноеоннем, гиблую нить, установленHjno в полости ёсн один кшец которой coeatmeH с аинамометром, а другой - с rpyacoyi, дри этом ось имеет тормозной механизм с овстанциошшм управлением и собачкой, взвш одействуюшей с храповым колесом а датчик угловой скорости расположи на основании

tc ч

к

ел Изобретение относится к приборам по механике оля пемонстраиии закона сохранения энергии. Известен учебный прибор по физике, содержащий перфорированное основание, средство подачи сжатого воздуха и уста новленные на основании грузы Cl . Известный прибор не обладает необходимыми демонстрационными возможное тями. Целью изобреаения является повышени демонстрационных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор по физике, содержащий перфорированное основание, средстве подачи сжатого воздуха и устанс вленные на основании грузы, имеет датчик угловой скорости груза, установленную в центре основания вертикальную полую ос с храповьш колесом, пружинный динамометр, расположенный под основанием, ги кую нить, установленную в полости оси, один конец которой соединен с динамометром, а другчэй - с грузом, при этом ось имеет тормозной механизм с дистанцио1шым управлениег/} и собачкой, взаим действующей с храповым колесом, а дат чик угловой скорости расположен на осно вании. На чертеже представлен учебный прибор по физттке. Учебный прибор содержит стол 1 с полой столешницей 2, причем верхняя плоскость столешницы имеет многочисленные мелкие отверстия 3, а полость столешницы соединена со средством подачи сжатого воздуха. В центре столешницы 2 установлен подшипник 4 с полой осью 5, с шбженной пазом, в котором расположен ролик 6, причем на нижнем конце оси напресовано храповое колесо 7, Гибкая нить 8 одним концом соединена с грузом &, а другим концом через ролик 6 с карабином Ю. Динамометр 11 одним кондом соединен с карабином 10, а другим - с тросом лебедки 12, Тормозной механизм с собачкой 13 имеет дистшшионное управление. Собачка взаимодействует с храповым колесом Осветитель 14 расположен над храповым колесом 7, а противоположно на периферии столешницы установлен фотодатчик 15 угловой скорости, электрически соединенный с регистрирующим устройством 16. Мерная линейка 17 установлена параллельно тросу лебедки 12. На учебном приборе по физике демонстрируют центробежную силу, закон сохранения момента количества движения и закон сохранения энергии. Для демонстрации центробежной силы лебедкой 12 устанавливают максимальный радиус, а затем рукой сообщают грузу 9 некоторую угпавук скорость, которую регистрируют с помощью осветителя 14 и фотодатчика 15 по шкале регистрирующего устройства 16, при этом груз 9 движется по круговой орЙЕте на воздушной подушке, образованной восходшдим потоком воздуха. Карабин 10 предотвращает скручивание нити 8. Радиус отсчитъшают по шкале мерной линейки 17. Величину центробешюй силы определяют по показанию дина1 ометра. Для демонстрации закона сохранения момента количества движения грузу 9 сообщают угловую скорость, которую регистрируют по шкале регистрирующего устройства 16, при максимальном радиусе движения и вычисляют момент количества двинсения. Затем лебедкой 12 уменьигают радкус орбиты до минимального значения, при этом угловая скорость возрастает. Вычисляют момент количества движения. Для демонстрации закона сохранения энергии устанавливают максимальный радиус орбиты и сообщают грузу 9 углоВ51о скорость. По показанию динамометра и величине количества движе1гая определяют кинетическую энергию. Затем обрезают нить 8 вьш:е карабина 10, при этом груз начинает двигаться по касательной. После приземления груза 9 измеряют расстояние от оси 5 до точки приземления. Расстояние определяет величину кинетической . Затем восстанавливают схему прибора, т.е. подвязьгоают нить 8 к карабину 1О, при этом нить проходит через ролик 6 и паз оси 5 вращения. Далее устанавливают исходный радиус орбиты и сообщают грузу 9 угловую скорость, после чего вращением рукояти лебедки 12 уменьшают радиус орбиты до минимальной. По показаниям д шамометра вычисляют кинетическую энергию. После этого обрезают нить вьпие карабина 1О, при этом груз 9. начи1юет двигаться по касательной к орбите. После приземления груза 9 измеряют расстояние от оси 5 до точки приземления. Расстояние определяет величину кинетической энергии. Сравнивают отношение кинетических энергий с отношением расстояний пролета груза 9. Далее подвязывают к грузу 9 нить, сила на разрьш которой равна центробеж ной силе, а другой конец нити через ролик 6 и полую ось 5 - к карабину 1О. Установив исходный максимальный радиус, грузу 9 сообщают угловую скорость, отслеживая ее по показанию регистрирукядегр устройства 16, затем дисганциоЕшо вводят собачку в зацепле 20

ff 1

9 51-4 ние с храповым колесом 7, ось 5 фиксируется, нить 8, укорачиваясь, начинает накручиваться на ось. Укорочение нити вызывает увеличение угловой скорости, увеличение центробежной силы и увеличение кинетической энергии. Центробежная сила пришпиает значение, равное усилию на разрыв нити, вследствие чего нить 8 разрывается, а груз 9 движется по касательной к рбате. После приземления груза 9 измеряют рсстояние от оси 5 цо точки приземления ползуна. Применение предлагаемого учебного прибора по физике позволяет расширить демонстрационные возможности и качественно проследить переход одного состояния энергии в другое, т, е. переход потенииальной энергии в кинетическую.