"Игра-головоломка "Иришка" Советский патент 1993 года по МПК A63F7/04 

Изобретение относится к занимательным играм-головоломкам.

Цель изобретения - повышение занимательности и расширение дидактических возможностей. .

Цель достигается тем, что игра-головоломка, содержащая наружный полый прозрачный сферический корпус, внутреннее тело, установленное в корпусе, и игровые элементы, имеет внутреннее тело, представляющее собой вписанный в объем корпуса реберный каркас правильного многогранника, например тетраэдра, вершины которого зафиксированы на корпусе и имеют цветные метки, по крайней мере один игровой элемент, выполненный в виде кольца, при этом ребра внутреннего тела или кольца выполнены со сквозным разрезом и имеют цветную окраску, аналогичную цветным меткам вершин внутреннего тела.

Одноцветные кольца имеют различный диаметр.

Внутренний объем корпуса заполнен жидкой средой в таком количестве, что внутренний диаметр колец больше диаметра описанной окружности равностороннего треугольника, образованного точками пересечения ребер тетраэдра с поверхностью жидкой среды, а кольца выполнены из материала с плотностью, меньшей плотности этой среды.

Сквозные разрезы в сопряженных ребрах внутреннего тела выполнены на различном удалении от вершин.

На фиг. 1 изображен общий вид игры-головоломки с кольцами, имеющими разрез; на фиг. 2 - то же с кольцами, имеющими разрез и выполненными из материала с плотностью, меньшей плотности жидкой заполняющей среды; на фиг. 3 - разрез А-А на

оо

О

со

cS о

фиг. 2; на фиг. 4 - общий вид игры-головоломки с ребрами, имеющими разрез.

Игра-головоломка содержит наружный полый прозрачный сферический корпус 1, внутреннее тело 2, установленное в корпусе 1 .и игровые элементы 3, при этом внутреннее тело 2 представляет собой вписанный в объем 4 корпуса 1 реберный каркас 5 правильного многогранника, например тетраэдра, вершины 6 которого зафиксированы на корпусе 1 и имеют цветовые метки, по крайней мере один игровой элемент 3, выполненный в виде кольца 7, причем ребра 8 внутреннего тела 2 или кольца 7 выполнены со сквозным разрезом 9 и имеют цветовую окраску, аналогичную цветным меткам вершин 6 внутреннего тела 2 (см. фиг. 1). Одноцветные кольца 7 могут иметь различный диаметр..

Внутренний обьем 4 корпуса 1 может быть заполнен жидкой средой 10 в таком количестве, что внутренний диаметр колец 7 больше диаметра описанной окружности равностороннего треугольника, образованного точками 11 пересечения ребер 8 тетраэдра с поверхностью 12 жидкой среды 10, а кольца 7 выполнены из материала с плотностью меньшей плотности среды 10 (см; фиг. 2 и 3).

Сквозные разрезы 9 в ребрах 8 внутреннего тела 2 могут быть выполнены на различном удалении от вершин 6 (см. фиг. 4).

Игра осуществляется следующим образом.

Четыре вершины 6 реберного каркаса 5 тетраэдра (многогранник с наименьшим количеством вершин) окрашен в красный, желтый, зеленый и синий цвета соответственно каждая. В начальный момент кольца 7 накинуты на вершины 6 реберного каркаса 5 тетраэдра, при этом цвета вершин 6 не совпадают с цветовой окраской колец 7. Необходимо осуществить перестановку колец 7 так, чтобы цветовая окраска вершин 6 реберного каркаса 5 тетраэдра и колец 7 совпадала.

Сначала выбирают кольцо 7 и новую вершину б одинаковых цветов и перемещают это кольцо на эту вершину следующим образом (см. фиг. 1).

Вращением корпуса 1 и жестко связанного с ним посредством вершин б реберного каркаса 5 тетраэдра добиваются совмещения сквозного разреза 9 выбранного кольца 7 поочередно с ребрами 8, принадлежащими грани 13 тетраэдра, противолежащей новой одноцветной с кольцом 7 вершине 6, и одновременно сопряженным со старой вершиной б, несовпадающей по цвету с этим кольцом. Для этого

переводят старую вершину 6 реберного каркаса 5 тетраэдра и нижнюю точку 14 игры- головоломки так, что кольцо 7 опирается на внутреннюю стенку 15 корпуса 1. Затем,

покачивая корпус 1, подводят разрез 9 кольца 7 к одному из ребер 8, принадлежащему грани 13 тетраэдра, противолежащей новой вершине 6, и одновременно сопряженному со старой вершиной 6, после чего выводят

кольцо 7 из зацепления с этим ребром 8. При этом кольцо 7 становится накинутым только на два ребра 8 старой вершины 6. После этого вращением корпуса 1 вновь переводят старую вершину б реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 игры-головоломки так, что кольцо 7 опирается на внутреннюю стенку 15 корпуса 1. Затем, покачивая корпус 1, подводят разрез 9 кольца 7 к второму ребру 8, принадлежащему грани 13 тетраэдра, противолежащей новой вершине 6, и одновременно сопряженному со старой вершиной б, после чего выводят кольцо 7 из зацепления с этим ребром 8. При этом кольцо 7 становится накинутым только на ребро, одновременно сопряженное с новой и старой вершинами 6.

Далее необходимо поочередно накинуть кольцо 7 на два оставшихся ребра 8,

сопряженных с новой вершиной 6, совпадающей по цвету с этим кольцом 7. Для этого вращением корпуса 1 и жестко связанного с ним посредством вершин 6 реберного каркаса 5 тетраэдра переводят новую одноцветную с кольцом 7 вершину б реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 игры-головоломки так, чтобы кольцо 7 опиралось на внутреннюю стенку 15 корпуса 1. Затем, покачивая корпус 1, подводят разрез

g кольца 7 к одному из ребер 8, принадлежащему грани 13 тетраэдра, противолежащей старой вершине 6, и одновременно . сопряженному с новой вершиной 6, после чего вводят кольцо 7 в зацепление с этим

ребром 8. При этом кольцо 7 становится накинутым на два ребра 8, сопряженные с новой вершиной 6.

После этого вращением корпуса 1 вновь переводят новую вершину 6 реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 игры- головоломки так, что кольцо 7 опирается на внутреннюю стенку 15 корпуса I. Затем, покачивая корпус 1, подводят разрез 9 коль- ца 7 к второму ребру 8, принадлежащему грани 11 тетраэдра, противолежащей старой вершине 6, и одновременно сопряженному с новой вершиной 6, после чего вводят кольцо 7 в зацепление с этим ребром 8. При этом кольцо 7 станрвится накинутым на все

три ребра 8, сопряженные с новой вершиной 6.

На этом процесс перемещения кольца с вершины на вершину заканчивается.

Таким образом можно переводить коль- цо 7 с одной вершины 6 на другую, манипулируя корпусом 1, собирая, например, кольца 7 на одноцветных вершинах или на одной из вершин, или в любом другом сочетании цйетов колец и вершин, или во внут- реннем объеме 4 корпуса 1, снимая их со всех вершин.

Игра-головоломка будет занимательнее и интереснее, если на каждой из вершин 6 будет более чем по одному кольцу 7 и, кроме того, кольца 7 будут иметь различный диаметр. В этом случае необходимо не только проводить перестановку колец 7 с вершины на вершину, но и перестановку одноцветных колец 7 различного диаметра на верши- нах 6 в порядке увеличения диаметра.

Занимательность игры-головоломки возрастет, если внутренний объем 4 корпуса 1 будет заполнен жидкой средой 10 в .таком количестве, что внутренний диаметр колец 7 будет больше диаметра описанной окружности равностороннего треугольника, образованного точками 11 пересечения ребер 9 тетраэдра с поверхностью 12 жидкой среды 10 (фиг. 2 и 3)..

При перемещении старой вершины б .реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 корпуса 1 кольдо 7, находящееся при этой вершине 6, под действием архимедовой силы всплывает на поверхность 12 жидкой среды 10 в связи с тем, что внутренний объем 4 корпуса 1 заполнен жидкой средой 10 в таком количестве, что внутренний диаметр колец 7 больше диаметра опи- санной окружности равностороннего треугольника, образованного точками 11 пересечения ребер 8 тетраэдра с поверхностью 12 жидкой среды 10.

Съем кольца 7 со старой вершины 6 осуществляют следующим образом. Вращени- ем корпуса 1 переводят старую вершину 6 реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 корпуса 1. Кольцо 7, находящееся при этой вершине б, под действием архимедовой силы всплывает на поверхность 12 жидкой среды 10 и располагается с зазором 16 относительно ребер 8, сопряженных со старой вершиной б (фиг, 2 и 3), что позволяет, вращая корпус 1, а следовательно, жестко связанный с ним реберный каркас 5 тетраэдра относительно вертикальной оси, проходящей через центр симметрии 17 корпуса 1, и старую вершину 6 реберного кар- .каса 5, находящуюся в нижней точке 14 корпуса 1, переместить одно из ребер 8 в

вертикальную плоскость, проходящую че- раз ось вращения корпуса 1 и сквозной разрез 9 в кольце 7. При этом корпус 1, а следовательно, ребра 8 и вершины 6 реберного каркаса 5 тетраэдра меняют свою ориентацию в пространстве Зс-мли, в то время как жидкая среда 10 и тмвающее на ее поверхности 12 кольцо 7 остаются неподвижными в пространстве Земли. Затем производят наклон корпуса 1 в этой вертикальной плоскости, проходящэй через ось вращения корпуса 1 и сквоаиой разрез 9 в кольце 7, и выводят ребро 8 ю зацепления с кольцом 7, После этого корш- 1 вращают относительно вертикальной OL.I, проходящей через его центр симметрии 17, сдвигая выведенное ребро 8 в сторону or разреза 9 в кольцо 7, и возвращают старую вершину 6 реберного каркаса 5 тетраэдра в нижнюю точку 14 корпуса 1, смещая кольцо 7 в сторону от вертикальной оси, проходящей через центр симметрии 17. Аналогичным способом выводят из зацепления с кольцом 7 два последующих ребра 8, сопряженных со старой вершиной 6.

Далее необходимо накинуть поочередно кольцо 7 на три ребра 8, сопряженных с новой вершиной 6. Для этого вращением корпуса 1 и жестко связанного с ним посредством вершин б реберного каркаса 5 тетраэдра переводят одно из сопряженных с новой вершиной 6 ребер 8 в вертикальную плоскость, проходящую через центр симметрии 17 корпуса 1 и разрез 9 кольца 7, затем производят наклон корпуса 1 в этой плоскости до зацепления кольца 7 и ребра 8. Аналогичным способом вводят в зацепление с кольцом 7 два последующих ребра 8, сопряженных с новой вершиной 6.

- Таким образом, вращение и наклоны корпуса 1 изменяют положение внутреннего тела 2 в пространстве Земли, в то оремя как жидкая среда 10 вместе с находящимся на ее поверхности 12 кольцом 7 с разрезом 9 может оставаться неподвижной в пространстве Земли, что дает возможность изменять относительное положение ребер 8 и разреза 9 кольцз 7, а в целом легко и быстро вводить-выводить кольцо 7 в зацепление с ребрами 8 в тетраэдра, что значительно по- вышает. занимательность игры-головоломки.

Игра-головоломка будет занимательнее, если сквозные разрезы 9 в сопряженных ребрах 8 внутреннего тела 2 будут выполнены на различном удалении от вершины б. Количество вариантов выполнения разрезов 9 в ребрах 8 внутреннего ела 2 большое.

Пример. Разрезы 9 в сопряженных ребрах 8 выполнены, например, на удалении L:0; 2dBH/ VTT: а где dBH - внутренний диаметр кольца, а -длина ребра тетраэдра, тогда эти ребра 8 при любой вершине 6 будут называться в зависимости от удаления разреза 9 короткое 18, среднее 19, длинное 20.

Если , то разрез выполнен близко к вершине; если , то на максимальном удалении от вершины, т, е, близко к другой вершине. Удаление 2don./ 3 означает, что разрез 9 выполнен на таком расстоянии от вершины, что величина перпендикуляра, опущенного из точки этого разреза 9 среднего ребра 19 на длинное 20, равна внутреннему диаметру кольца 7 (удаления разрезов от вершин приведены без учета толщины ребер тетраэдра).

Таким образом, каждая вершина 6 имеет три сопряженных ребра - длинное 20, среднее 19 и короткое 13, а такое выполнение разрезов 9 позволяет снять кольцо 7 с вершины 6 только в последовательности через разрезы 9 короткого 18, среднего 19, а затем длинного 20 ребер. Накинуть кольцо 7 на вершину 6 тоже можно только в строго определенной последовательности через разрезы 9 длинного 20, среднего 19, а затем короткого 18 ребер.

Съем кольца 7 со старой вершины 6 осуществляют следующим образом. Вращением корпуса 1 переводят старую вершину 6 реберного каркаса 5 тетраэдра в любую точку, находящуюся ниже плоскости горизонта, проходящей через центр симметрии 17 корпуса 1 так, чтобы кольцо 7 максимально приблизилось к старой вершине 6. Затем вращением корпуса 1 переводят короткое ребро 18 в вертикальную плоскость, проходящую через центр симметрии 17 корпуса 1 так, чтобы короткое ребро 18 лежало выше среднего 19 и длинного 20 ребер, и затем старую вершину 6 поднимают в этой вертикальной плоскости, при этом кольцо 7 скользит по ребрам 8 и выходит из зацепления с коротким ребром 18. Кольцо 7 становится накинутым на длинное 20 и среднее 19 ребра старой вершины 6.

После этого можно снять кольцо 7 со среднего ребра 19. Для этого вращением корпуса 1 переводят грань 13, который принадлежат среднее 19 и длинное 20 ребра старой вершины 6, в вертикальную плоскость так, что кольцо 7 опирается на длинное ребро 20, и качаниями корпуса 1 в этой плоскости смещают кольцо 7 по длинному ребру 20 до момента проскальзывания кольца 7 чзрез разрез 9 в среднем ребре 19. При

этом кольцо 7 становится накинутым только на длинное ребро 20, сопряженное со старой вершиной 6.

После этого можно снять кольцо 7 с

длинного ребра 20 и перевести его в объем 4 корпуса 1. Для этого старую вершину 6 вращением корпуса 1 поднимают выше плоскости горизонта, проходящей через центр симметрии 17 корпуса 1, и кольцо 7 соскальзывает к разрезу 9 и через него во внутренний объем 4 корпуса 1.

Далее необходимо накинуть кольцо 7 поочередно на три ребра 8, сопряженные с новой вершиной 6. Эту операцию осуществляют в последовательности, обратной последовательности съема кольца 7 со старой вершины 6.

В связи с тем, что в игре-головоломке заложены особенности и свойства геометрических фигур: равностороннего треугольника, описанной окружности, тетраэдра, описанной сферы и т. д., то игра может осуществляться следующим образом. В зависимости от возраста школьника родители

дома или учитель на факультативных занятиях в игровой форме дают задание различной сложности и время, в течение которого ответ должен быть сформулирован и, например, записан на листе бумаги. Для младших

школьников задание, может быть следую щим: назвать, например, геометрические элементы, которые имеют место в этой игре- головоломке, или геометрические фигуры, плоские и объемные. Для старшеклассников

задание может быть следующего плана:

сформулировать какую-либо теорему или

назвать формулу, например, объема шара,

и т. д.

. Игровая форма обучения позволяет

привлечь внимание обучающихся, повысить усвояемость материала школьного курса ге- ометрии и тригонометрии, получить начальные значения из начертательной геометрии. Использование изобретения дает возможность широко использовать особенности и свойства некоторых геометрических фигур и некоторые физические явления из школьного курса геометрии и физики, что позволяет повысить занимательность игрыголоволомки, расширить дидактические возможности и возможности для развития пространственного воображения, зрительной памяти, логических и интеллектуальных способностей.

Ф о рмулаизобретения .,1, Игра-головоломка, содержащая наружный полый прозрачный сферический корпус, внутреннее тело, установленное в

корпусе, и игровые элементы, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения занимательности и расширения дидактических возможностей, внутреннее тело представляет собой вписанный в объем корпуса реберный каркас правильного многогранника, вершины которого зафиксированы на корпусе и имеют цветные метки, а по меньшей мере один игровой элемент выполнен в виде кольца, при этом ребра внутреннего тела или кольца выполнены со сквозным разрезом и имеют цветовую окраску, аналогичную цветным «меткам вершин внутреннего тела.

2. Игра-головоломка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что одноцветные кольца имеют различный диаметр.

0

3. Игра-головоломка по п. 1,отлича tout а я с я тем, что внутреннее тело выполнено в форме тетраэдра.

4. Игра-головоломка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что внутренний объем корпуса заполнен жидкой средой в таком количестве, что внутренний диаметр колец больше диаметра описанной окружности равностороннего треугольника, образованного точками пересечения ребер тетраэдра с поверхность жидкой среды, а кольца выполнены из материала с плотностью меньшей плотности этой среды.

5. Игра-головоломка по п. 1, о т л и ч a torn, а я с я тем, что сквозные разрезы в сопряженных ребрах внутреннего тела выполнены на разном удалении от вершин.

Использование: в качестве средства развлечения и дидактического пособия. Сущность изобретения: игра-головоломка содержит наружный полый прозрачный сферический корпус, внутреннее тело, представляющее собой вписанный в объем корпуса реберный каркас в виде правильного многогранника, вершины которого зафиксированы на корпусе и имеют цветные метки. По крайней мере один игровой элемент выполнен в виде кольца, при этом ребра внутреннего тела или кольца выполнены со сквозным разрезом. Одноцветные кольца могут иметь различный диаметр, сквозные разрезы в сопряженных ребрах внутреннего тела могут быть выполнены на различном удалении, от вершин. Внутренний объем корпуса может быть заполнен жидкой средой в таком количестве, что внутренний диаметр колец больше диаметра описанной окружности равностороннего треугольника, образованного точками пересечения ребер тетраэдра с поверхностью жидкой среды, а кольца выполнены из материала с удельным весом, меньшим удельного веса этой среды. 4з. п. ф-лы, 4 ил. ел с

Фиг.1

Фиг.3

Фи г Л