Прибор для демонстрации ударных явлений Советский патент 1992 года по МПК G09B23/08 

Кроме того, определенные трудности заключаются в регистрации отклонения шаров до и после удара. И наконец, известный прибор не позволяет проследить изменение коэффициента восстановления в зависимости от массы и материалов соударяемых шаров, а также определить скорость их до и после соударения, т.е. имеет весьма узкую область применения при недостаточной наглядности демонстрации.

Целью изобретения является повышение наглядности и расширение диапазона решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что второй груз установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по дуге окружности с центром в точке подвеса первого груза, радиус R оп|эеделяется выражением

R I + П + r2Sin а,

где I - длина связки; п - радиус подвешенного груза; Г2 - радиус второго груза, аугол между прямой, соединяющей точки соприкосновения второго груза с боковинами наклонного желоба и его радиусом; при этом подвешенный груз установлен с возможностью перемещения вдоль связки, выполненной в виде тонкого стержня, который снабжен регистрирующим скорость его отклонения устройством.

Установка второго груза.в направляющих с возможностью перемещения вдоль наклонного желоба исключает возможность движения шаров в разных плоскостях, т.е. повышает наглядность за счет безусловного обеспечения центрального удара. Основное преимущество заключается в выполнении наклонного желоба по дуге окружности, центр которой находится в точке подвеса первого груза, а радиус R определяется соотношением R I + Г1 + r2Sin а. .Такая конструкция наклонного желоба позволяет обеспечить точное центральное соударение шаров. Кроме того, отсутствие связки при втором грузе исключает недостатки, присущие нити (закручивание, провисание) что в конечном .результате приведёт к повышению наглядности. Выполнение наклонного желоба по дуге окружности указанного радиуса позволяет производить смену второго груза, изменяя его размеры и материал, а также исключить возможность неточного скатывания по плоскости. При этом имеется возможность выставить первый груз (перемещая его вдоль связки, выполненной в виде стержня) таким

образом, чтобы выполнялось условие R I + + ri + r2sin a, что приведет к расширению диапазона решаемых задач (можно определить коэффициенты восстановления при соударении тел, изготовленных из различных материалов). И наконец, снабжение прибора регистрирующим устройством позволяет с требуемой точностью замерить угол отклонения (а одновременно и скорость после удара) первого шара, а следовательно, более качественно и наглядно продемонстрировать опыт, а в дальнейшем с достаточной точностью определять коэффициент восстановления.

Ряд перечисленных признаков прибора известен. Например, установка груза в верхней части наклонного желоба с возможностью перемещения вдоль этого желоба. Однако Такая установка шара с целью демонстрации ударных явлений ранее не производилась.

Неизвестно применение наклонного желоба, выполненного по дуге окружности, центр которой находится в точке подвеса одного из соударяемых грузов, а радиур R определяется из соотношения R I + п + + r2Sin а., что в целом приводит к повышению наглядности демонстрации ударных явлений.

Известна конструкция математического маятника, кода груз установлен на связке в виде тонкого стержня. Известны также случаи перемещения груза вдоль стержня.

Однако в данном случае известный признак выступает в новом качестве, а именно перемещение шара вдоль связки позволяет обеспечить центральный удар двух тел, что применено впервые.

На фиг.1 представлен прибор для демонстрации ударных явлений (без одной из стоек 14), общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - схема расположения груза в желобе.

Прибор для демонстрации ударных явлений содержит два груза шаровидной формы (фиг.1). Груз 1 с помощью связки 2 соединен с неподвижной точкой 3 подвеса, а второй груз 4 установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, боковины 6 которого выполнены по дуге окружности, центр которой находится в точке 3 подвеса первого груза 1, а радиус R определяется выражением

R l + Г1 + r2sin а ,. где I- длина связки 2;

Г1 - радиус подвешенного груза 1;

Г2 - радиус груза 4.

При этом подвешенный груз установлен с возможностью перемещения вдоль связки. Перемещение осуществляется с помощью фиксатора 7 и микрометрического винта 8 вдоль связки-стержня 2, который снабжен регистрирующим устройством 9 с датчиком 10. Второй груз в начальном положении удерживается прижимом 11, имеет возможность перемещения по желобу, а после соударения поступает в приемный бункер 12, выполненный в установочной плите 13, на которой размещены монтажные стойки 14 с ребрами 15 жесткости. Цикл работы осуществляют следующим образом. Г|эуз 1 с помощью микрометрического винта 8 выставляют в зависимости от радиуса груза 4 таким образом, чтобы выполнялось соотношение R I + п + rzsin а . Отпуская прижим 11, освобождают груз 4, koтopый перемещается по желобу 5 (фиг.З). При этом шар касается боковин желоба в двух точках, обеспечивая устойчивое перемещейие. Такой вид желоба позволяет производить смену грузов 2, т.е. использовать шары разного диаметра. Далее груз 2 (т.е., шар) ударяется о груз 1 со скоростью V2, которая фиксируется датчиком 10 регистрирующего устройства 9. Происходит центральный удар двух тел. Скорость vi груза 1 после удара также фиксируется регистрирующим устройством 9. По известной формуле может быть вычислен коэффициент восстановления (Ml+M2) М2 V2 где MI и М2-соответственно массы первого и второго грузов. Массы грузов при проведении лабораторных работ студенты вычисляют, зная объем шаров и удельную массу материалов шаров. Использование прибора для демонстрации ударных явлений позволит повысить наглядность и расширить диапазоны решаемых задач. Кроме того, предлагаемый прибор может быть использован в качестве лабораторной установки при определении коэффициента восстановления при центральном ударе, что способствует развитию у студентов интереса к изучению темы: Теория удара, т.е. повышению эффективноCTVf учебного процесса за счет более полного усвоения учебного материала. Формула изобретения 1.Прибор для демонстрации ударны; явлений, содержащий два груза шаровидной формы, один из которых с помощью связки соединен с неподвижной точкой подвеса, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности, второй груз установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по,дуге окружности, центр которой находится в точке подвеса первого груза, а радиус R определяется выражением; R I + Г1 + r2Sin а , где I - длина связки: п радиус подвешенного груза: Г2 - радиус второго груза: ее - угол между прямой, соединяющей точки соприкосновения BTOJ :го груза с боковинами наклонного желоба и его радиусом. 2.Прибор по п. 1,отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач, подвешенный груз установлен с возможностью перемещения вдоль связки, выполненной в виде тонкого стержня, который снабжен регистрирующим скорость его отклонения устройством.

Вид А ///////. . //У/ 1 Vj фи8.2 Фие.З

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике и направлено на повышение наглядности демонстрации и расширение диапазона решаемых задач.Один из грузов установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу', поверхность которого выполнена по дуге окружности, центр которой находится в точке .подвеса второго груза, а радиус R выбирается из выражения R = I + п + rasin а, где I -длина подвеса; ri - радиус подвешенного груза; Г2 - радиус скатывающегося груза; а- угол между прямой линией, соединяющей точки соприкосновения первого груза с боковинами желоба и его радиусом, После соударения шаров замеряют скорость отклонения подвешенного груза посредством датчика и по известной формуле определяют коэффициент восстановления при центральном ударе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.СОсИзобретение относится к учебным материалам по теоретической механике и физике, а именно к демонстрационным моделям, применяемым в учебном процессе для наглядной иллюстрации различных законов механики.Известен прибор, с помощью которого можно продемонстрировать'явление удара. Шар, скатываясь по наклонной плоскости, ударяется о неподвижную преграду.Однако при использовании этого прибог^ ра не могут быть получены качественные характеристики явления удара, т.е. область применения'известного прибора слишком узка.Более целесообразно для демонстрации ударных явле^4йй применять прибор, содержащий два груза шаровидной формы, подвешенные на нитях. Первый шар отклоняют на угол а и отпускают без начальной скорости. После удара второй шар отклоня-ется на угол j8 . Прибор позволяет определить коэффициент восстановления при центральном ударе.Основной недостаток известного прибора заключается в низком качестве демонстраций опыта, а именно в трудности обеспечения центрального удара. При демонстрации возможно неточное отклонение шара (смещение его в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа), вследствие чего движение шаров происходит в разных плоскостях, т.е. центральный удар не будет обеспечен. Искаженная картина может произойти также вследствие закручивания связки, выполненной в виде нити. Но даже при исключении указанных недостатков, после нескольких соударений' (по истечении некоторого промежутка времени) происходит провисание нитей, а следовательно, происходит смещение центров масс грузов, т.е. удар опять будет на центральном.!ю1Юел ел