Учебный прибор по физике Советский патент 1987 года по МПК G09B23/06 

щим из фотодатчнка 15 и флажка 16, и регистром 17 числа и времени колебаний К, электрически связанным с фотодатчиком 15. Спусковое средство 12 приспособления для осуществления выстрела сообщает ускорение пуле за счет упругих свойств йружины, что

Изобретение относится к учебным приборам по физике и может быть использовано для изучения закона сохранения и уменьшения механической энергии.

Цель изобретения - повышение точности демонстрации закона сохранения и изменения механической энергии.

На фиг. 1 показан учебный прибор по физике, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2| на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3| на фиг„ 5 - вид В на фиг. 4; на фиг. б - разрез Г-Г на фиг. 4j на фиг. 7 - вид, Д на фиг. 3; на фиг. 8 - разрез Е-Е на фиг. 7,

Учебный прибор содержит основные и дополнительный кронштейны 1, 2 и 3j несущий элемент, подвешенную на упругой нити 4 к основным кронштейнам 1 и 2 крестовину 5, на горизонтальных стержнях 6 которой расположены мишень 7 с уравновешивающим ее грузо 8 и установлены с возможностью гори- :зонтального перемещения инерционные грузы 9 (фиг. 3) и приспособление 10 дпя осуществления выстрела, установленное на дополнительном кронштейне и имеющее спусковое устройство 11 (фиг. 3 и 4). Несущий злемент выпол- нен в виде основания 12 со стойкой 13, а учебный прибор имеет средство для регистрации колебаний крестовины 5, состоящее из жестко закрепленного на дополнительном кронштейне 3 .под- крестовиной 5 кольца 14, к которому прикреплен фотодатчшс 15, и флажка 16J закреп-пенного на упругой нити 4 на пересечении с оптической осью фотодатчика 15j электрически :связанного с регистратором 17 числа ;и времени колебаний крестовины 5, установленным на основании 12 прибопозволяет установить его в непосредственной близости от М, закрытой . прозрачным кожухом 18. УП имеет шкалы . угла поворота К и для определения расстояния от линии полета пули до оси вращения К. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

ра, причем дополнительный кронштейн 3 закреплен в средней части стойки 13, а крестовина 5 с мишенью 7 снабжена установленным на кольце 14 прозрачным кожухом 18 с нанесенной на него шкалой 19 угла поворота крестовины 5 (фиг, 2), при этс приспособление для осуществления выстрела 10 установлено на касательной к кольцу 14 перпендикулярно плоскости мишени 7, а горизонтальные стержни 6 и мишень 7 имеют шкалы 20 и 21 соответственно для определения расстояния от линии полета пули 22 до оси 23 вращения крестовины 5 (фиг. 7). Спусковое устройство 11 имеет две продольно расположенные направляющие 24 и 25, подпружиненную защелку 26 и установленный на одной из направляющих 24 фиксатор 27 для взаимодействия с пулей 22, выполненной в виде подпружиненной полой втулкиS установленной на второй направляющей 25. Регистратор 17 числа и времени колебаний имеет кнопки 2830 Сеть, Стоп и Сброс, датчик

31времениJ например электронный мил- лисекундомер, и датчик 32 числа колебаний.

i

Подготовка к работе с учебным прибором осуществляется нажатием на кнопки 28 и 30, таким образом датчики 31 и 32 устанавливаются в нуль. Прибор работает следующим образом. Поворачивают вручную крестовину 5 на угол 15-20 , при этом приблизи- тельно на тот же угол поворачивается флажок 16, крестовину 5 отпускают и она начинает совершать свободные гармонические колебания вокруг вертикальной оси, при этом флажок 16 пересекает оптическую ось фотодатчика 15, при первом же пересечении

3 1295435

числа и времени ко5 регистратором 17, и времени колебаний дится нажатием е 10-15 колебаний. ьтатов с датчиков путем определяется ериода Т, колебаормуле

Т|

де кр ни ос го по ее ст ин дл ле и л ль за че ос ги ст до ви фо на ти че ла ус

. 1

где t, - время колебаний; п, - число колебаний, при исходном (любом) положении инерционных грузов 9 на горизонтальных стержнях 6, Изменяя положение инерционных грузов 6, определяют Т аналогично определению Т| .

Производят выстрел, пуля 22 летит до взаимодействия с мищенью 7 и залипает в слое, например, пластилина, таким образом летящая пуля 22 испытывает абсолютно неупругий удар с мищенью, а крестовина 5 начинает колебаться вокруг вертикальной оси 23, при этом угол, на который поворачивается крестовина определяется визуально по щкале 19, нанесенной на прозрачном кожухе 18 (фиг. 2).

Из закона сохранения количества движения можно определить скорость пули 22

скорость, пули 22;

максимальный угол отклонения

крестовины 5 по шкале 19; модуль кручения упругой

нити 4;

момент инерции крестовины 5; ма-сса пули 22; расстояние от линии полета пули до оси вращения крестовины по щкалам 20 и 21, ведение KI определяют по

KI

, ()Г

М - масса инерционных грузов 9; R .- расстояние от центров масс инерционных грузов 9 до упругой нити 4;

и Т, - периоды колебаний крестовины 5 при различных положениях инерционных грузов 9.

I Формула изобретения

O

5

0

5

0

1, Учебный прибор по физике, содержащий основные и дополнительный - крО 1штейнь, установленные на основа-. ни1, подвешенную на упругой нити к основным кронштейнам крестовину, на горизонтальных стержнях которой расположены мишень с уравновешивающим ее грузом и установлены с возможностью горизонтального перемещения инерционные грузы, и приспособление для осуществления выстрела, установленное на дополнительном кронштейне и имеющее спусковое устройство, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения точности демонстрации : закона сохранения и изменения механической энергии, он имеет связанную с основанием стойку и средство для регистрации колебаний крестовины, состоящее из жестко закрепленного на дополнительном кронштейне под крестовиной кольца, к которому прикреплен фотодатчик, и флажка, закрепленного на упругой нити на пересечении с оптической осью фотодатчика, электрически связанного с регистратором чис- ла и времени колебаний крестовины, установленном на основании прибора,

5 причем дополнительный кронштейн закреплен в средней части стойки, а крестовина с мищенью снабжена установленным на кольце прозрачным кожухом с нанесенной на него шкалой угла

0 поворота крестовины, при этом приспособление для осуществления в.ыстрела установлено по касательной к кольцу перпендикулярно плоскости мишени, а горизонтальные стержни и мишень имеют

5 шкалы для определения расстояния от линии полета пули до оси вращения крестовины,

2, Прибор по п, 1, о т. л и ч а- ю щ и и с я тем, что, спусковое уст0 ройство имеет две параллельно расположенные направляющие, защелку и установленный на одной из направляющих фиксатор для взаимодействия с пулей, выполненной в виде подпружи5 ненной полой втулки, установленной на второй направляющей.

Рае.г

fl-й

.5

Изобретение относится к учебным приборам (УП) по физике и позволяет повысить точность демонстрации закона сохранения и изменения механической энергии путем сравнения колебаний подвешенной на упругой нити 4 крестовины (К) с мишенью (М) до и после осуществления выстрела по М. Для этого УП снабжен средством для регистрации колебаний К, состоя , 11 11 11 I I I 11 I 11 11 J i IS JO Х :л 4:: : СП tf Фиг.1

6-5

иг.