Демонстрационная установка по физике Советский патент 1983 года по МПК G09B23/06 

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

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

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

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является учебная установка для демонстрации закона сохранения импульса, содержащая направляющие, по которым скользят бруски с равной массой, установленные на направляющих посредством 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 разлетаясь в стороны, под действием силы взрыва одновременно достигают концов направляющих, где отскакивают от ограничителей, сталкиваются и слипаются в центре точно в том же месте, откуда разлетелись 2

Однако в известной учебной установке неопределенная и труднорегулируемая дозировка заряда взрывателя не -позволяет оперативно задавать 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 регулировки величины силы взаимодействия для разных режимов движения брусков. Кроме того, в известной установке требуется повышенная точность изготовления и сборки штока и

направляющей втулки для обеспечения герметичности камеры .взрыва. Цель- изобретения - расширение демонстрационных возможностей и улучшение эксплуатационных свойств. 5 Указанная цель достигается тем, что в демонстрационной установке, по физике, содержащей аккумулятор энергии, пусковой механизм, направляющие с ограничителями и два устаQ новленных на направляющих посредством газостатических опор физических тела, аккумулятор энергии выполнен ввиде пружины сжатия, расположенной между физическими телами и связанной с рдним 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 пневмотол0 катель, связанный со свободным концом рычага и пневмосистемой газостатических опор, при этом одно из тел имеет линейную шкалу, а шток визир.

5 Кроме того, одно из физических -тел закреплено на направляющей.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, общий вид,(одно из

0 тел закреплено); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - узел I на фиг. 1, разрез; на фиг. 4 вид Б (на пусковой механизм )на фиг. 3; на фиг. 5 - частично общий вид устас новки с двумя подвижными телами.

Демонстрационная установка содержит установленные в корпусе 1 направляющие 2, сообщающиеся с источником сжатого воздуха (не показан ), на которых установлены два тела:

0 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

5 и кареткой 3 или каретками 3 и 4.

Внутри упругого элемента 7 установ- . лен 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.

c- 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.

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 регулируется 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 газостатических направляющих 2 с помощью трубопровода 25,, закрепленного на каретке 3.

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

Поворот втулки 28 осуществляется посредством рычага 30 и-пружины 31 вручную или дистанционно электромагнитом 32 и ограничительными упорами 33 и 34.

Учебная установка работает следующим образом, .

Для проведения экспериментов с заданной скоростью движения каретк 3 шток 11 вручную перемещают до положения, когда визир 15 совмещается с делением шкалы 18, соответствующим заданной скорости каретки 3 и фиксируют винтом 21,

, При этом сцепление свободного конца штока 11 с выступом 20 рычага 19 обеспеЧ ивает необходимую деформацию упругого элемента 7, позволякяцую осуществить движение каретки 3 с заданной скоростью.

движения каретки 3 также может задаваться в зависимости от

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 27штуцера 26. При этом воздух от источника сжатого воздуха .выходит в атмосферу и давление воздуха в полых направляющих 2 падает 0 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

5 другое крайнее положение до упора 34, при котором отверстия 27 штуцера 26 перекрываются перемычками втулки 28. При этом давление в направляющих 2 мгновенно достигает рабо0чего значения, между опорами 5 и направляющими 2 образуется воздушная подушка, исключающая трение между ними. Одновременно срабатывает , пневмопривод 24 и его толкатель 23 5 перемещает плечо 22 ричага 19, выводя из зацепления со штоком 11 выступ 20 рычага 19. Под действием силы деформации упругого элемента 7 каретки 3 освобожденна;я от зацепления со стойкой б, связанной с

0 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-го и того же эксперимента в заданном реж1йие, расширить демонстрационные возможности установки в процессе обучения.

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 шток- визир. § 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что одно из л физических тел закреплено на направляющей. ОО 4 О да 00

л - . r ft 6 f3 If 7s /2 10 i9 IS 15 /||/|,Ж/ -. -I : / .Ifc-.

Фaг.l

67 tl a i9 tS 3

s «

ffu 22 23 2 3 i -. 2 25