Учебный прибор по механике Советский патент 1992 года по МПК G09B23/08 

Риг.1

Изобретение относится к учебно- наглядным пособиям, в частности к приборам для определения параметров траектории брошенного под углом к горизонту тела (мины, торпеды, бомбы).

Цель изобретения - сокращение времени для определения параметров траектории -брошенного под углом к горизонту тела и повышение удобства эксплуатации, наглядности.

На фиг.1 схематически показан предлагаемый учебный прибор; на фиг.2- схема, брошенного под углом к горизонту тела на фиг.З - принципиальная схема, иллюстрирующая работу прибора.

Устройство содержит первую направляющую 1 , расположенную горизонтально на вертикальном щите 2 с координатной сеткой 3. Направляющая 1 одним своим концом установлена на оси 4, размещенной в центре градусной шкалы 5, а. другим концом закреплена, например, шурупом. Гидкая нить, образованная из грузиков (с одинаковой массой), представляет собой цепочку 6 из металлических звеньев, Цепочка 6 при помощи кольца 7 со стрелкой 8 подвешена одним своим концом а на оси 4, а другим концом намотана на барабан 9, установленный с возможностью вращения на первом ползуне 10, размещенном на направляющей 1. Барабан 9 имеет стопорное приспособление в виде собачки. Первая направляющая 1 содержит второй ползун-11 с второй направляющей 12, перпендикулярной направляющей 1 и имеющей третий ползун 13с градусной Шкалой 14 и стрелкой 15. Направляющие 1 и 12 и цепочка 6 имеют аналогичные линейные шкалы.

Пусть необходимо определить длину пути LJ ВЧА, горизонтальное расстояние Dft, скорость V и угол .об входа в воду тела, время движения тела по траектории ВА, если тело брошено под углом 0 к горизонту с высоты Н борта корабля со скоростью Vg.

Определение параметров траектории возможно при помощи цепочки. При этом траектории тела, движущегося под действием силы тяжести (сопротивлением воздуха пренебрегают), можно вы- ,разить уравнением

- -Ј-(ch

X G

v7

- 1).

(1)

Известно, что однородная цепочка. подиетенная за концы в точкях К и

А, под действием сил тяжести принимает форму цепной линии, уравнение которой

У (ch - 1). (2)

ч LX

Обычно считают, что тело брошенное под углом к горизонту в поле сил тяжести без сил сопротивления воздуха движется по квадратичной параболе, которая аналогична цепной линии .

При помощи цепочки, подвешенной соответствующим образом, можно определить параметры траектории, при выполнении условий:

0

V G

tx

q

I - JL Ь

у x 1

m.

(3) (4)

5

0

5

0

5

0

5

где L и 1 - длины траектории и цепочки,

т - линейный масштаб. Для решения поставленной задачи собирают устройство, при этом цепочку берут с любой погонной массой q и .длиной порядка 100 см, а линейньй масштаб m выбирают из удобства моделирования. По известной величине На

Не9

находят ha и устанавливают

D m

при помощи ползунов 11 и 13 основание стрелки 15 в точке сГ щита 2. Затем путем изменения длины цепочки 6 при помощи барабана 9 совмещают цепочку с точкой $ щита 2. При этом по шкале 14 добиваются чтобы угол между цепочкой 6 и стрелкой 15 был равен заданному углу в . Когда это достигнуто, то в соответствии с (1) и (2) цепочка 6 будет подобна КОА и D в m dg-, a стрелка 8 покажет угол об вхождения тела в воду. Так как для траектории в данном случае горизонтальная составляющая Vj( скорости постоянна, а угол 9 и скорость Vg известны из условия задачи, то VK Vg. cos6. Определив уголod.no градусной Шкале 5, находят скорость вхождения тела в воVxДУ V ---Г7 По меткам на цепочке

определяют путь, пройденный телом

L п() ml. Так как Dft VB T jXposQ, то время движения тела по тра „ П&

ектории Т ---7ч-

V a- cos б

Точно таким же образом решают задачи, когда тело брошено горизонтально из точки О- или под углом к горизонту Q ИЗ ТОЧКИ С.

Эффективность предлагаемого учебного прибора обеспечивается тем, что цепочка, моделируя траекторию, позво- ляет практически определить соответствующие параметры.

10

; Небольшая длина цепочки позволяет собрать компактный учебный прибор, который может быть установлен в небольшой аудитории. Работа с ним Удобна и не вызывает у обучающихся каких-t либо трудностей. Несмотря на то, что траектория моделируется цепочкой в перевернутом виде, демонстрационный эффект не пропадает. Кроме того$ изобретение обеспечивает решение любых ,п адач для траектории брошенного тела |без специальной перестройки. Наличие |на щите координатной сетки обеспечивает наглядность при исследовании |разлипных траекторий. Отмечая на сет-25 ке пути прохождения тела, брошенного под разными углами или из разных точек, можно проследить, как изменяются форма траектории, углы входа в воду и т.п., что обеспечивает эффект на- OQ глядности, сокращает время на объяснение рассматриваемого материала, по

вышает усвоение обучающимися темы занятий. Моделирование траектории цепочкой, уравнения которых аналогичны, кроме всего прочего, повышает точность определения параметров.

Формула изобретения

Учебный прибор по механике, содержащий вертикальную панель с направ-г ляющей и. расположенное на ней сре.дст- во для очерчивания и изменения параболической траектории брошенного тела, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности, средство для очерчивания и изменения траектории- состоит из установленных на направляющей оси, имеющей стрелочный указатель угла1 наклона траектории к горизонту, двух ползунов и связанного с одним из них барабана с гибким элементом, свободный конец которого закреплен на оси, а на панели, в зоне расположения оси, нанесена градусная шкала, при этом второй ползун расположен между барабаном и осью и имеет ортогональную к направляющей линейку с ползуном, стрелочным указателем и шкалой для определения угла наклона траектории к горизонту в ее промежуточной точке.

Изобретение относится к учебно наглядным пособиям, в частности к уст ройствам для моделирования траектории движения брошенного под углом к горизонту тела. Цель изобретения - повышение наглядности. Учебный прибор содержит направляющую 1, расположенную горизонтально на вертикальном щите Т с координатной сеткой 3. Направляющая 1 одним концом установлена на оси 4, размещенной в центре градусной шкалы 5, а другим закреплена. Цепочка 6 при помощи кольца 7 со стрелкой 8 подве-. шена одним концом на оси 4, а другим намотана на барабан 9, установленный с возможностью вращения на первом ползуне 10, размещенном на направляющей 1. Направляющая 1 содержит второй ползун 11 с второй направляющей 12, перпендикулярной направляющей 1 к имеющей третий ползун 13 с градусной шкалой 14 и стрелкой 15. При этом направляющие 1 и 12 и цепочка 6 снабжены линейными измерительными шкалами. 3 ил. (Л

К

Фиг.З