Учебный прибор по физике Советский патент 1986 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к учебным приборам но физике и теоретической механике и позволяет наглядно демонстрировать направление и изменение величины угловой скорости и углового ускорения при вращении твердого тела.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем обеспечения демонстрации зависимости нанравления вектора-силы от направления вращения.

На фиг. 1 изображен учебный прибор по физике; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Учебный прибор по физике содержит корпус 1 с. осью 2 вращения, горизонтально расположенный лоток 3 с грузом 4 и вертикально установленный индикатор центростремительной силы.

Учебный прибор имеет также установленные в лотке, выполненном в виде полого диска 3, две параллельные направляющие 5, две радиальные перегородки 6 и две радиальные направляющие 7, связанные с осью

2вращения одним концом и имеющие ограничительный выступ на другом конце, и два дополнительных подпружиненных груза 8 и 9, каждый из которых связан с осью 2 вращения и расположен между одной из радиальных перегородок 6 и одной из радиаль- ных направляющих 7, а груз 4 расположен между двумя параллельными направляющими 5 (см. фиг. 2).

Индикатор центростремительной силы состоит из установленных в полости диска 3 с возможностью взаимодействия с грузами 4, 8 и 9 эластичных емкостей 10 и 11, заполненных подкрашенной жидкостью, и связанных с ними градуированных прозрачных трубок 12-15, закрепленных в корпусе 1 по обе стороны от плоскости диска 3. Диаметрально противоположно грузу 4 установлен противовес 16 для предотвращения биения диска

3нри вращении.

Учебный прибор работает следующим образом.

Диску 3 сообщается вращение от внешнего источника (не показан), например, против часовой стрелки, при этом возникает угловое ускорение и груз 4 начинает перемещаться в направляющих 5, сжимая эластичные емкости 11 и выдавливая подкрашенную жидкость в трубку 12, расположенную над диском 3. Этот столбик подкрашенной жидкости показывает направление вектора углового ускорения, а высота этого столбика- его величину (модуль). Одновременно вследствие центробежной силы грузы 8 и 9, растягивая пружины и скользя по диску 3 и перегородкам 6, расходятся но периферии диска 3. При этом груз 8 упирается в эластичную емкость 10, а груз 9 - в направляющую 7. Окрашенная жидкость выдавливается из эластичной емкости 10 в трубку 13 из прозрачного материала, которая показывает на- нравлепие вектора угловой скорости, а высота столбика - его величину (модуль).

5

0

5

5

0

0

0

5

При установившемся равномерном вращении диска 3 груз 4 в параллельных направляющих 5 под действием силы упругости емкости 11 возвращается в исходное положение, при этом окрашенная жидкость из трубки 12 втягивается в емкость 11. Угловое ускорение в данный момент равно нулю.

При торможении диска 3 внешним устройством вследствие своей инерции груз 4 в параллельных направляющих 5 смещается в сторону эластичной емкости 11, выдавливая из него окращенпую жидкость в трубку 15, расположенную ниже пустотелого диска 3, столбик окрашенной жидкости в ней показывает противоположную (в случае ускорения диска 3) угловую скорость.

При по часовой стрелке величина угловой скорости соответствует столбику окрашенной жидкости, выдав:1иваемому из эластичной емкости 10 грузом 9 в трубку 14 из прозрачного материала, расположенную ниже диска 9, а груз 8 упирается в направляющую 7. Вектор угловой скорости демонстрируется аналогично. Для того чтобы грузы 8 и 9 при наличии угловой скорости с изменяющимся угловым ускорением не покидали своего положения (не скользили по направляющей 7 у периферии диска, т. е. не мо1 ли отойти от емкости или попасть на нее), направляющие 7 образуют два выступа, служап1ие фиксаторами этих грузов. Система эластичных емкостей 10 и 11 трубок из прозрачного материала 12-15 герметична и открыта только с концов трубок, расположенных вне диска 3, чтобы исключить биение.

Прибор позволяет наблюдать изменения направления и величины вектора углового ускорения при различных режи.мах вращения.

Формула изобретения

Учебный прибор по физике, содержащий корпус с осью вращения, горизонтально расположенный лоток с грузом и вертикально установленный индикатор центростремительной силы, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем обеспечения демонстрации зависи.мости нанравления вектора-силы от направления вращения, лоток выполнен в виде полого диска и имеет установленные в его полости две параллельные направляющие, две радиальные перегородки и две радиальные направляющие, связанные с осью вращения одним концом и имеющие ограничительный выступ на другом конце, и два дополнительных подпружиненных груза, каждый из которых связан с осью вращения и расположен между одной из радиальных перегородок и одной из радиальных направляющих, при этом груз расположен между двумя параллельными направляющими, а индикатор центростремительной силы состоит из устано ленных в полости

диска с возможностью взаимодействия с грузами эластичных емкостей, заполненных подкрашенной жидкостью, и связанных с ними

д1

/ щвг 3 /Х 2

градуированных прозрачных трубок, закрепленных в корпусе по обе стороны от плоскости диска.

/ /

/ //

мкххх/ / / /

//

i

Изобретение относится к области учебных прибороЕ5 по физике и позволяет расширить де.монстрационные возможности путем обеспечения демонстрации зависимости направления вектора-силы от направления вращения. Прибор содержит корпус с осью фащения, горизонтально расположенный лоток с грузо.м и вертикально установленный индикатор центростремительной силы. Лоток выполнен в виде полого диска. В лотке расположены две параллельные направляющие, две радиальные перегородки и две радиальные направляющие, связанные с осью вращения одним концом и имеющие ограничительный выступ на другом конце. Каждый из двух дополнительных грузов связан с осью вращения и расположен между одной из радиальных перегородок и одной из радиальных направляющих, а гру.ч расположен между параллельными нанрав- ляющими. Индикатор центростремительной силы состоит из эластичных емкостей, установленных в полости диска, взаимодействующих с грузами и заполненных под- кращенной жидкостью, и связанных с ними градуированных прозрачных трубок. Диаметрально противоположно грузу установлен противовес для предотвращения биения диска при вращении. 2 ил. иэ (Л ю оо оо 05 00

1

11

12

12

слактор М. Циткима Заказ 2701/53

Фиг.2

Составитель Т Гпш орян

Техред И. ВересКорректор Д. Ala

Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4