Учебный прибор для демонстрации характера образования деформаций Советский патент 1987 года по МПК G09B29/10 

Изобретение относится к учебным пособиям и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курсов физики и сопротивления материалов.

Целью изобретения является расшире- г ние дидактических возможностей путем демонстрации механизмов линейной и винтовой дислокаций твердых тел.

На фиг. 1 изображен учебный прибор, позволяющий демонстрировать линейную дислокацию тел; на фиг. 2 - разрез А-А Ю на фиг. 1 (для демонстрации линейной дислокации); на фиг. 3 - схема приложения сдвигающей нагрузки к учебному прибору для демонстрации линейной дислокации; на фиг. 4 - учебный прибор для

Демонстрация линейной дислокации тел (фиг. 1).

в этом случае происходит пластическая деформация тел и при сдвиге просходит смещение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

При приложении сдвигающей нагрузки, превыщающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, т. е. превышающей силы сцепления между атомами твердых тел, происходит деформация упругой вставки 9, примыкающей к крайнему

демонстрации линейной дислокации после жесткому элементу 8. При этом следующая

пара магнитов 4 остается практически на месте. С возрастанием нагрузки происходит деформация следующей упругой вставки 9 и смещение следующей пары магнитов 4.

25

30

35

прекращения действия сдвигающей нагрузки; на фиг. 5 - то же, для демонстрации винтовой дислокации тел; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5 (для демонстрации

винтовой дислокации); на фиг. 7 - схема 20 этом магнит 4 первой пары магнитов приложения сдвигающей нагрузки к учебному прибору для демонстрации винтовой дислокации; на фиг. 8 - учебный прибор для демонстрации винтовой дислокации после прекращения действия сдвигающей нагрузки.

Прибор содержит два установленных один на другой бруска 1 и 2, взаимно прилегающие поверхности которых имеют зубчатый профиль, во впадины которого помещены имитирующие молекулы твердого тела и ориентированные разноименными полюсами к плоскости 3 соединения магниты 4. Брусок 1 установлен в направляющих 5, закрепленных на бруске 2, и состоит из равноотстоящих один от другого и закрепленных фиксаторами 6 на съемной планке 7 жестких элементов 8 с пазами, в которые установлены магниты 4. Между жесткими элементами 8 помещены упругие вставки 9. Один из брусков прибора снабжен дополнительным рядом пазов 10 с установленными в них магнитами 11, полюса которых ориентированы аналогично полюсам магнитов 4 предыдущего ряда.

Прибор работает следующим образом. Демонстрация упругой деформации тел (фиг. 1).

В этом случае происходит одновременное смещение атомов твердых тел по плоскости 3 сдвига, для чего жесткие эле1. Учебный прибор для демонстрации характера образования деформаций, содержащий два установленных один на другом бруска, взаимно прилетающие позерх- ности которых имеют зубчатый профиль, во впадины которого помещены имитирующие молекулы твердого тела и ориентированные разноименными полюсами к плоскости соединения магниты, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демонстрации

бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется смещение атомов одной части кристалла относительно другой. Таким образом происходит деформация каждой упругой вставки 9 и замещение в каждой паре магнитов 4 предыдущего магнита последующим, чем демонстрируется волнообразный характер дислокации с возрастанием нагрузки.

Демонстрация волновой дислокации тел (фиг. 2).

В этом случае атомные плоскости кристаллов твердых тел изогнуты по винтовой поверхности, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

Механизм демонстрации аналогичен демонстрации линейной дислокации, только в этом случае нагрузка приложена к боковой поверхности бруска 1 и магниты 4 бруска 1 взаимодействуют с магнитами 11 второго 40 ряда бруска 2.

Применение предлагаемого учебного прибора позволяет расширить дидактические возможности при изучении характера образования деформаций твердых тел в курсах физики и сопротивления материалов.

45

Формула изобретения

менты 8 закреплены фиксаторами 6 на съемной планке 7.

При приложении сдвигающей нагрузки, например, к одному из торцов бруска 1, не превышающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, брусок 1 смещается относительно бруска 2 на некоторое расстояние. После прекращения действия сдвигающей нагрузки брусок 1 за счет взаимного притяжения пар магнитов 4, имитирующих силы сцепления между атомами твердых тел.

50

55

возвращается в исходное положение.

Демонстрация линейной дислокации тел (фиг. 1).

в этом случае происходит пластическая деформация тел и при сдвиге просходит смещение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

При приложении сдвигающей нагрузки, превыщающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, т. е. превышающей силы сцепления между атомами твердых тел, происходит деформация упругой вставки 9, примыкающей к крайнему

жесткому элементу 8. При этом следующая

этом магнит 4 первой пары магнитов

бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется смещение атомов одной части кристалла относительно другой. Таким образом происходит деформация каждой упругой вставки 9 и замещение в каждой паре магнитов 4 предыдущего магнита последующим, чем демонстрируется волнообразный характер дислокации с возрастанием нагрузки.

Демонстрация волновой дислокации тел (фиг. 2).

В этом случае атомные плоскости кристаллов твердых тел изогнуты по винтовой поверхности, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

Механизм демонстрации аналогичен демонстрации линейной дислокации, только в этом случае нагрузка приложена к боковой поверхности бруска 1 и магниты 4 бруска 1 взаимодействуют с магнитами 11 второго ряда бруска 2.

Применение предлагаемого учебного прибора позволяет расширить дидактические возможности при изучении характера образования деформаций твердых тел в курсах физики и сопротивления материалов.

Формула изобретения

механизма линейной дислокации твердых

тел, верхний брусок установлен в прозрачных направляющих, закрепленных на нижнем бруске, и состоит из равноотстоящих один от другого и закрепленных фиксаторами на съемной планке жестких элементов с пазами и чередующихся с ними упругих вставок, при этом магниты установлены в пазах жестких элементов.

Т |...|Т/Г..,Т/ ,Т,М| |Т,.,Т

8

7

7

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности демонстрации механизма винтовой дислокации твердых тел, один из брусков снабжен по меньщей мере дополнительным рядом пазов с установленными в них магнитами, полюса которых ориентированы аналогично полюсам магнитов предыдущего ряда,

8

/

/

8

Я

дзие.1

л f

4 (pfjs.3

Изобретение относится к учебным пособиям и .может быть использовано, на- нример, в учебном процессе нрн изучении курсов физики и сопротивления материалов. Учебный прибор позволяет демонстрировать упругую деформацию твердых тел, механизм образования линейной и винтовой дислокаций твердых тел. Установленные один над другим бруски 1 и 2 имеют пазы с расположенными в них магнитами 4, которые ориентированы разноименными полюсами. Один из брусков состоит из чередующихся с уп)угими вставками 9 жестких элементов 8 и может иметь по крайней мере еще один ряд пазов с магнитами. Прибор имеет съемную планку 7 с фиксаторами 6. Демонстрацию различных видов деформации осуществляют путем приложения сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1 или к его боковой поверхности с зафиксированной либо со снятой съемной планкой, магниты имитируют атомы тела, а перемещение их имитирует с.мещение атомов одной части кристалла относительно другой лиоо изгио атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой линии. При приложении сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1, не превышающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, имитирующих силы сцепления между апомами твердых тел, брусок 1 смещается относительно бруска 2 на некоторое расстояние. После прекращения действия нагрузки брусок 1 за счет сил взаимного притяжения пар магнитов 4 возвращается в исходное положение. При приложении сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 происходит деформация упругой вставки 9 за счет смещения жесткого элемента 8. При возрастании нагрузки происходит деформация следующей упругой вставки 9 и магнит 4 первой пары магнитов бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется линейная дислокация, т. е. смещение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3. При приложении сдвигающей к боковой поверхности бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 нросходит деформация упругой вставки 9, и магнит 4 бруска 1 взаимодействует с магнитами 11 второго ряда бруска 2, чем демонстрируется винтовая дислокация, т. е. изгиб атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой поверхности. 1 з. п. ф-лы. 8 ил. 1C сл оо N0 О СП 4: Q D a D п a a a п a п a

фигЛ

/

cfJue.6

471

фиг.7

П П П П П П

фи.8

Составитель Г1. Сердечнов

Техред И. ЗересКорректор Л. Пнлипенко

Тираж 433 Тодписное

ВНИИПИ Государственного комитета но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производетвенно-нолиграфическое предг р -1нтие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

V/

4 7/

П П