Учебный прибор на основе пружинного маятника Советский патент 1991 года по МПК G09B23/10 

Изобретение предназначено для демонстрации векторного характерабсилы тяжести, а также для демонстрации различия между массой и весом тела и относится к демонстрационным приборам по физике.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей.

На фиг.1 изображен прибор; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1.

Между двух стоек 1 штатива, соединенных с основанием 2, размещены еще три стойки 3 штатива с верхним 4 и нижним 5 основаниями. Стойки 3 шарнирно, с помощью осей б и 7 соединены со стойками 1. Шкала 8 неподвижно прикреплена к стойке 3, выгнута по окружности и имеет деления в градусах. Напротив шкалы 8 к стойке 3 прикреплен указатель 9. В верхнее основание 4 сверху вставлено два болта 10, каждый из которых имеет сквозное цилиндрическое отверстие, высверленное вдоль оси болта. Сквозь отверстия болтов 10 верхнего основания 4 и отверстий в нижнем основании 5 пропущена тонкая проволока 11, которая в натянутом состоянии прижата винтами к головкам болтов 10 верхнего основания 4 и винтами к нижнему основанию 5 снизу его. Болты 10 гайками 12 крепятся к верхнему основанию штатива 4.

Кроме того, между гаек 12 зажаты кольца 13, к которым на растяжках 14 прикреплены две спиральные пружины 15, имеющие отличную друг от друга жесткость. К противоположным концам спиральных пружин 15 гайками 12 прикреплены два груза 16 с одинаковым весом и размерами, и имеющие цилиндрические отверстия вдоль осей для пропускания в них проволоки 11, Грузы 16 внутри имеют выборку, в которую вмонтированы подшипник 17 качения, с напрессованными на верхние обоймы подшипников 18- колец, имеющих выточки для пропускания в них проволоки 11. Две несъемные пружины с грузом находятся в одном из проемов, образованного стойками 3 подвижного штатива. В другом проеме размещено крепление, предусматривающее с помощью отверстий в соответствующих элементах конструкций подвешивание спиральной пружины 15 и подвешивание к пружине груза 16, имеющего одинаковые размеры и вес с двумя другими несъемными грузами 16. К каждой из стоек 3 закреплены шкалы 19. Каждый из грузов 16 в общем проеме имеет указатель 20, На сьемном грузе 16 указатель 20 закреплен на пружине. Прибор работает следующим образом. В пустой проем вешается пружина 15с указателем 20. Указатель показывает какое

то начальное положение на шкале 19. Затем на противоположный конец пружины навешивается груз 16, под действием которого указатель на пружине смещается вниз. В

данном случае растяжение пружины произошло под действием силы тяжести груза Р, имеющего массу т. Для демонстрации векторного характера силы тяжести со штатива снимают съемный груз 15с пружиной

0 16. Затем наклоняют штатив 3 на некоторый угол и обращают внимание на то, что указатели на шкалах 19 демонстрируют уменьшение силы тяжести. Максимальный наклон штатива определяют заранее. Вернув по5 движный штатив в вертикальное положение, добавив разрезные грузы на каждый несъемный груз и вновь увеличив наклон штатива, вновь получают уменьшение силы тяжести в зависимости от величины наклона

0 подвижного штатива.

Зная вес груза, на основании векторной диаграммы можно рассчитать положение указателей на шкалах. Разницу между массой и весом демонстрируют следующим об5 разом. Оттянув вниз два груза на пружине и отпустив их, показывают, что они колеблются с определенной для каждой пружины частотой. Затем производят наклон штатива 3 и показывают, что частота колебаний не ме0 няется от наклона подвижного штатива. Вернув подвижный штатив в вертикальное положение и навесив на несъемные грузы дополнительно грузы с прорезями, демонстрируют, что произошло изменение чэсто5 ты колебаний в меньшую сторону и наклон подвижного штатива на частоту колебаний маятников не влияет. Следовательно, частота колебаний груза на пружине пропорциональна массе груза и зависит от жесткости

0 пружины. Использование в устройстве двух отличных одна от другой по жесткости несъемных пружин с грузами не обязательно и служит для сокращения времени показа. Можно использовать и одну несъемную пру5 жину, а все демонстрационные эксперименты, поясняющие роль жесткости пружины, показывать на съемных пружинах.

Формулаизобретения/

Учебный прибор на основе пружинного ,

0 маятника, содержащий состоящий из стойки с двумя основаниями штатив со шкалой, на котором закреплена пружина, грузи указатель, закрепленные на пружине, отличающийся тем, что, с целью расши5 рения демонстрационных возможностей, он содержит две дополнительные стойки, закрепленные на основании штатива с возможностью поворота на фиксированные углы относительно перпендикулярного к стойкам направления, вторую пружину с

указателем и грузом, имеющим сквозное отверстие, вторую шкалу, а также проволоку, расположенную вдоль оси пружины и отверстия в грузе, закрепленную в натянутом сооснованиями штатива, причем внутри отверстия в грузе закреплены подшипники качения с кольцами на наружных обоймах имеющими проточку посередине и охватываюстоянии между верхним и нижним 5 щими проволоку с противоположных сторон.

основаниями штатива, причем внутри отверстия в грузе закреплены подшипники качения с кольцами на наружных обоймах, имеющими проточку посередине и охватываю

Изобретение предназначено для демонстрации векторного характера силы тяжести, а также различия между массой и весом тела и относится к демонстрационным приборам по физике. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей. Прибор содержит штатив 3, с прикрепленными к нему шкалами 19, спиЧ ральные пружины 15 с указателями 20 и грузы 16. Устройство дополнительно содержит тонкую проволоку 11, пропущенную в пружинах 15 вдоль осевых отверстий двух грузов и закрепленную в натянутом состоянии между верхним 4 и нижним 5 основаниями штатива, дополнительные стойки 1 с основанием 2, соединенные шарнирно со стойками штатива. Угол наклона подвижного штатива определяется по дополнительной шкале 8, прикрепленной к стойке подвижного штатива с помощью дополнительного указателя 9. В грузах 16 сделаны выборки, в которых закреплены подшипники качения с надетыми на наружные обоймы последних кольцами. Кольца имеют снаружи проточку, 3 ил. чвЈ ON 00 OJ о ся Ј

А-А

11

Фиг. 2

Вид 6

19

8

фиг. 3