Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью Советский патент 1991 года по МПК G09B23/04 

Фиг. 2

Изобретение относится к учебным моделям для демонстрации сечений геометрических тел плоскостью и может использоваться при изучении начертатальной геометрии, стереометрии и черчения.

Целью изобретения является повышение наглядности модели при демонстрации различных положений секущей плоскости и удобства пользования.

На фиг.1 и 2 изображен вариант конст- рукции модели для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью во фронтальной и горизонтальной проекциях; на фиг.З и 4 - второй вариант модели с подвижной связью прозрачных сосудов во фрон- тальной и горизонтальной проекциях; на фиг.5 - вариант шарнирной связи сосудов в горизонтальной проекции; на фиг.6 и 7 - вариант кинематической связи сосудов во фронтальной и горизонтальной проекциях; на фиг.8-17 - принцип работы модели.

Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью содержит по меньшей мере два прозрачных сосуда 1 и 2, имитирующих форму поверхности ка- ких-либо геометрических тел, например тел вращения - конуса и цилиндра. Сосуды расположены так, что их продольные оси 3 и 4 совпадают, пересекаясь с осью 5 горизонтальной штанги 6, к которой они при- креплены. Полости сосудов сообщены между собой каналами 7 через управляемый клапан (кран 8). Горизонтальная штанга установлена с возможностью вращения вокруг своей оси во втулке 9 и снабжена стопорным винтом 10. Втулка прикреплена к вертикальной стойке штатива 11. Внутренние объемТГТОнкостенных прозрачных сосудов 1 и 2 выполнены равными и заполнены жидкостью 12, обьем которой равен объему одного из сосудов. Благодаря этому в исходном горизонтальном положении сосудов при открытом кране 8 жидкость поровну распределяется между сосудами, занимая половину объема каждого из них. В случае применения двухкомпонентной жидкости, один из компонентов которой окрашен и имеет меньший удельный вес, образуя на поверхности второго компонента (неокрашенного) трнкую пленку 13, заполнение со- судов позволяет равномерно распределить между ними оба компонента.

Сосуды могут иметь между собой и шарнирное соединение (фиг,3-7). допускающее их относительный поворот в вертикальной плоскости. Шарнир, в частности, может выполняться сферическим (фиг.З и 4), охватывающая 14 часть шарнира (полусфера) прикреплена к одному сосуду (вершине конуса 15) и горизонтальной штанге 16, и ох

ватываемая часть 17 (шар) - к второму сосуду (вершине конуса 18). В полусфере и шаре выполнены каналы 19 и 20 и полость 21. обеспечивающие сообщение сосудов между собой во всем диапазоне их поворота (не менее 90 град). Винт 22 позволяет зафиксировать сосуды друг относительно друга в любом промежуточном положении. Сопряжение полусферы и шара - герметичное, не допускающее утечки жидкости.

Возможно выполнение шарнира для подвижного соединения сосудов и цилиндрическим (фиг.5). При этом в штанге 23 имеется канал 24 с радиальными отверстиями, обеспечивающий сообщение полостей 25 и 26, герметично посаженных на нее втулок1 27 и 28. несущих сосуды. Имеются винты 29 и 30 для стопорения втулок на штанге и винт 31 для стопорения самой штанги в стойке 32 штатива. Поворот штанги совместно с сосудами в расстопоренном состоянии может производиться рукоятью 33 на ее втором конце. Заполнение сосудов - то же, что и в первом варианте конструкции модели, однако сосуды целесообразно иметь идентичными по форме и объему.

Для удобства пользования моделью (отказа от стопорящих винтов) сосуды могут быть кинематически связаны друг с другом посредством прикрепленных к каждому из них двухвенцовых зубчатых секторов 34 и 35 и двух щек 36 и 37. Полости сосудов сообщаются гибким трубопроводом 38. Для удобства пользования гибкие трубопроводы 39 и 40 могут сообщать между собой также нижние, заполненные жидкостью и верхние части полостей сосудов. Посредством одной из щек (36) устройство прикреплено к горизонтальной поворотной штанге описанной ранее конструкции.

Работает устройство следующим образом.

В исходном горизонтальном положении сосудов (фиг.8) поверхностная пленка 13 жидкости имитирует сечения геометрических тел, проходящие через их продольные оси 3 и 4. По форме такое сечение у конуса является треугольником, а у цилиндра - прямоугольником, что наглядно демонстрируется моделью. Поворачивая при закрытом кране 8 сосуды 1 и 2 в вертикальной плоскости, можно наглядно продемонстрировать как исходная форма сечения у конуса превратится в параболу (плоскость сечения параллельна образующей, фиг.9), эллипс (плоскость сечения пересекает обе очерко: вые образующие, фиг. 10) и круг (плоскость сечения перпендикулярна оси 3 конуса, фиг.11), а у цилиндра - в эллипс и круг при тех же условиях. Для демонстрации сечения

конуса, ограниченного гиперболой, обеспечивают перетекание части жидкости из конуса в цилиндр, отперев кран 8, и устанавливают сосуды в горизонтальное положение, чтобы плоскость сечения оказалась параллельна оси 3 (фиг. 12). Можно обеспечить демонстрацию такого же сечения по другому, увеличив объем жидкости в коническом сосуде за счет перетекания ее из цилиндра (фиг. 13).

При использовании в одной модели двух идентичных сосудов можно повысить наглядность демонстрации сечения геометрического тела плоскостью за счет того, что заполненная жидкостью часть одного сосуда будет имитировать одну часть геометрического тела, а заполненная жидкостью (при закрытом кране) часть второго сосуда будет имитировать как бы отсеченную от первой (недостающую) вторую часть геометрического тела, причем наглядно будет показано, что сечения у обоих частей имитируемого рассеченного геометрического тела одинаковы и по форме, и размерам.

В соответствии с вариантами конструкции модели на фиг.3-7 демонстрация сечений осуществляется при различных относительных положениях сосудов. Таким образом, можно наглядно обеспечить сравнение двух сечений одного и того же тела в различных местах, например ограниченного треугольником и окружностью (фиг. 15), эллипсом и окружностью (фиг. 16), гиперболой и параболой (фиг. 17).

Модель отличается высокой наглядностью благодаря вояможности сравнения различных форм имитируемых сеченийЛсак одного геометрического тела в разных местах, так и различных геометрических тел. Кроме того, наглядность возрастает благодаря возможности имитации двух частей и их сечений рассекаемого геометрического тела (фиг. 14). Заслуживает внимания удобство пользования моделью. Будучи герметично запертой в сосудах, жидкость не может быть пролита в любом их положении. Исключается также возможность ее испарения, что особенно важно при использовании незамерзающих легколетучих

жидкостей, жидкостей со специфическим запахом. Предлагаемая конструкция модели допускает использование любых жидкостей.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью, содержащая два прозрачных тонкостенных сосуда, один из которых выполнен в форме имитируемой поверхности геометрического тела, причем сосуды связаны через управляемый клапан, отличающаяся тем, что, с целью повышения демонстрационных возможностей, второй сосуд также выполнен в

форме имитируемой поверхности геометрического тела, идентичной первой, причем сосуды заполнены жидкостью на половину их суммарного объема и установлены соос- но друг другу на горизонтальной штанге с

возможностью поворота в вертикальной плоскости.

2.Модель по п. 1,отличающаяся тем, что связь сосудов друг с другом выполнена шарнирной в вертикальной плоскости,

причем сосуды снабжены фиксатором в различных относительных положениях,

3.Модель по п.2, о гличающаяся тем, что сосуды кинематически связаны друг с другом посредством прикрепленных к ним

зубчатых секторов.

Изобретение относится к учебным моделям для демонстрации сечений геометрических тел плоскостью и может использоваться при изучении начертательной геометрии и черчения. Модель выполнена на основе двух прозрачных тонкостенных сосудов 1 и 2, выполненных в форме поверхности имитируемых геометрических тел. Сосуды сообщены между собой каналом 7 через кран 8. Будучи связаны друг с другом, сосуды установлены с возможностью поворота в вертикальной плоскости посредством горизонтальной штанги 6 и снабжены фиксатором в различных положениях в виде винта 10.2 з.п. ф-лы, Пил.

ФигЛ

Фиг.З

33 -ЕЙ

18

ФиъЛ

Фиг 5

Фиг.6

Фиг. 8

1695364

г. JO

фиг. 11

Фиг. 15

Фиг. 13

Фиг, 17