Учебный прибор Советский патент 1989 года по МПК G09B23/00 

I

Изобретение относится к средствам обучения по теории вероятности, в частности к наглядным пособиям для демонстрации биномиального распределения, например, в области молекулярной физики.

. Цель изобретения - повьшение точности демонстрации биномиального распределения.

На чертеже схематически показан учебный прибор.

Учебный прибор содержит бункер 1 с имитаторами 2 распределяемых величин, вьшолненных в виде гранулированных частиц, регистратор распределения имитаторов, выполненный в виде сборника 3, разделенного на ячейки вертикальными перегородками 4, и отклоняющее устройство с ра,ссеивателями 5, расположенное между бункером 1 и сборником 3.

Учебный прибор включает также ступенчато расширяющийся в сторону к сборнику 3 и сопряженный с бункером 1 направитель 6 потока имитаторов 2, а рассеиватели 5 выполнены в виде шестигранных призм, ориентированных вверх одним из ребер и расположенных рядами в шахматном порядке в направителе 6 потока имитаторов 2 распределяемьк величин.

Учебный прибор имеет цилиндрическое запорное устройство 7 с от- верстиями внутри и ручкой 8, резервуар 9 для сбора имитаторов 2, обводной канал 10 для-возврата имитаторов 2 в бункер 1, юстировочный

4 Од О

00

а

толик 11 с тремя регулировочными интами 12 и кусковой элемент 13.

Выбор геометрических параметров чебного прибора определяется из словия его .работоспособности

, Z S

К FK

де d - диаметр имитатора 2J

Z - ширина канала между рассеивателями 5,

S - ширина шестиугольной призмы} К - численньш коэффициент, например 2,1.

Бункер-, сборник и резервуар выолнены из прозрачного материала. Устройство работает следующим бразом.

Биномиальное распределение для алых п вьфажается формулой

Р,(Ш) ,

де Р„(т) - вероятность появления в серии из п испытаний событий А и n-m событий В, если в результате одного из испытаний возможны только два взаимоисключающих исхода - Л с вероятностью Р или В с вероятностью q 1-Р,

при этом выражение

nj/m(n-m) , ,

удобно для иллюстрации ряда понятий статистической физики.

1..

В бункер 1 загружается имитатор

2распределяемых .величин в виде шариков. Пуск прибора осуществляется пусковым элементом 13 путем поднятия его вверх до упора, тем самым открывается вход в канал направителя 6 для направленного движения имитаторов 2. Начинается движение имитаторов 2 вниз по рассеивателям 5 между шестигранными призмами и направи- телем 6.

События А и В в данном случае заключаются в попадании имитатора 2 в правьй или левьй канал по бокам шестигранной призмы рассеивателя 6, а ) - вероятность того, что при прохождении п рядов рассеивателя 6 имитатор 2 испытывает m отклонений вправо. Если обозначить отклонение в одном акте рассеяния за йХ, то суммарное отклонение

X.miX-(n-m) UX(2m-n..

5

0

0

Таким образом, зависимость Р„(Х) воспроизводит биномиальное распределение Рд(т). Ниже последнего ряда шестигранных призм под каждым из вертикальных каналов расположены специальные вертикальные ячейки-сборники 3, например, шириной 10 мм и высотой 110 мм, которые разделены вертикальными перегородками 4, при заполнении которых имитаторами 2 получается гистограмма распределения.

При четном п заполняются ячейки сборника 3 с четными номерами i, при нечетном - с нечетными, центральной ячейке соответствует .

Для возврата имитаторов 2 в бункер 1 ручкой 8 поворачивается на 90 цилиндрическое запорное устройство 7, которое своими отверстиями внутри дает возможность пройти имитаторам в резервуар 9. При полном переходе 5 имитаторов 2 в резервуар 9 цилиндрическое запорное устройство 7 переводится в исходное состояние: ячейки сборника 3 заперты и имитаторы 2 по обводному каналу 10 пересьшаются путем поворота прибора в бункер 1 . Прибор готов к повторному запуску.

Юстировочный столик 11 с регулировочными винтами 12 позволяет ставить учебный прибор либо строго вертикально, тогда Р q 1,2/, либо тогда Р q и распределе Шестигранные полированные призмы рассеивателя 6 могут быть изготовлены из латуни и закреплены на двух винтах, так что их можно слегка поворачивать, добиваясь равенства и при вертикальном положении системы. На оргстекле напротив ячеек нанесены риски, соответствующие средним уровням заполнения при Р q, при этом для значениям ,1,2,3 соответствуют i -3,21,1,3 заполняемых ячеек и вероятности 1/8, 3/8, 3/8, 1/8. В : прибор засьшано около 1000 полированных имитаторов 2 из нержавеющей стали диаметром 3 мм.

Показ демонстрации может осуществляться как непосредственно, сг так и в теневой проекции в большой аудитории.

Переходя от прибЪра с к и 4 и более, а затем и к доске Галь тона, показывают приближение бино5

наклонно,

перекошено

ние

40

45

50

Изобретение относится к средствам обучения, в частности к наглядным приборам для демонстрации в физике, может быть широко использовано в современных курсах молекулярной физики по изучению статистических систем и закономерностей и позволяет демонстрировать биномиальное распределение. Учебный прибор содержит рассеиватель, выполненный в виде симметрично расположенных относительно вертикальной оси п рядов шестигранных призм, где п - 1, 2, 3,..., причем число призм в ряду совпадает с номером ряда, выходной канал бункера с имитатором расположен над верхним ребром шестигранной призмы первого ряда, при этом шестигранные призмы расположены в шахматном порядке в направителе потока, который ступенчато расширяется в сторону к сборнику и сопряжен с бункером. 1 ил. SS