Устройство для демонстрации броуновского движения Советский патент 1993 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к демонстрационной физической технике и может быть использовано на лекциях по физике.

Цель изобретения - увеличение степени наглядности и достоверности демонстрации.

Это достигается тем, что известное устройство для демонстрации броуновского движения, содержащее корпус с плоским основанием, расположенные в нем модули, согласно изобретению, снабжено источником сжатого газа, основание выполнено перфорированным, поверхности тел, обращенные к основанию, выполнены плоскими, в каждом из тел выполнен канал, проходящий через плоскую поверхность под углом, отличным от нуля.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для демонстраций броуновского движения содержит корпус 1 с плоским основанием 2, ориентированным горизонтально, на котором размещены рабочие тела - модули 3, в основании выполнены перфорационные отверстия 4, а в модулях - каналы 5, оси которых ориентированы под произвольным, отличным от нуля, углом по отношению к плоскому основанию; источник сжатого газа, сообщенный с отверстиями 4 (на чертеже не показан). Стрелками показаны направления движения газа и направление силы тяжести (вертикали).

Устройство для демонстрации броуновского движения работаем следующим образом.

Газ из источника сжатого газа подается снизу в отверстия 4, создавая для тел 3 воздушную (газодинамическую) подушку, благодаря которой возможно их горизонтальное перемещение без трения. В случайные моменты времени отверстия 4 совмещаются со входными отверстиями каналов 5, и в соответствии с принципами реактивного движения тела 3 приходят в движение. Так как моменты совмещения отверстий 4 и каналов 5 случайны, нэправле w

Ј

00

со

Os N 00

ния движения тел 3 равновероятны, а импульсы, получаемые телами 3 за время протекания газа по каналам 5 различны в силу различий в углах а в разных телах 3, то создается полная аналогия модельного движения и истинного броуновского движения. С целью неограниченно общности тела 3 выполняются с разными массами, произвольной формы, а каналы 5 выполняются в произвольном месте тела 3. С целью устранения вращательного движения тел 3, они выполняются в виде круглых шайб, а каналы 5 выполнены так, что их оси лежат в плоскостях, перпендикулярных поверхности основания, проходящих через ось симметрии каждого тела.

Общим для всех случаев требованием работоспособности устройства является следующее: габаритные размеры рабочих тел 3 превышают расстояние между перфорационными отверстиями 4 do. В противном случае газодинамическая подушка не является для тел 3 стабильной, и тела 3 могут проваливаться, задевая поверхность основания 2, создавая избыточное трение, препятствующее движению рабочих тел 3.

В качестве примера выполнения устройства можно рассмотреть любое, удовлетворяющее формуле изобретения, причем стенки (корпус) не являются обязательными, или в роли боковых стенок, препятствующих разлету рабочих тел, можно

0

5

0

5

0

использовать ряды отверстий 4, выполненных на желаемой границе используемой части основания с более частым расположением, чем период (шаг) перфорации do, причем пограничные отверстия 4 выполнены так, что их оси наклонены внутрь области, в которой демонстрируется броуновское движение, а их шаг перфорации di do.

Формула изобретения

1. Устройство для демонстрации броуновского движения, содержащее плоское основание, размещенные на нем модули молекул и средство для приведения модулей в хаотичное движение, отличающееся тем, что, с целью увеличения наглядности и степени достоверности демонстрации, средство для приведения модулей в движение выполнено в виде источника сжатого газа, основание выполнено перфорированным, поверхности модулей, обращенные к основанию, выполнены плоскими, в каждом из модулей выполнен канал, проходящий через плоскую поверхность так, что его ось составляет с основанием угол 0-90°.

2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что модуля выполнены в виде круглых шайб, ось каждого канала лежит в плоскости, перпендикулярной поверхности основания и проходящей через ось симметрии каждого модуля.

Назначение: демонстрационная физическая техника и может быть использовано на лекциях по курсу общей физики. Сущность изобретения: устройство содержит плоское перфорированное основание (газодинамическую подушку), на котором размещены модули, поверхности которых, обращенные к основанию, выполнены плоскими, в каждом из модулей выполнен канал, проходящий через плоскую поверхность под произвольным ненулевым углом по отношению к основанию. Модули без трения за счет реактивного движения движутся, сталкиваясь друге другом, имитируя (демонстрируя) броуновское движение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

.

W/W7&VZA

« ч/ Ч

te /

И

f

1818628

Л-А