Учебный прибор по математике Советский патент 1982 года по МПК G09B23/02 

Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям, в частности к учебным приборам по математике и механике.

Наиболее близким к предлагаемому является учебный прибор по математике, содержащий установленный в лицевой панели корпуса диск с диаметральной прорезью и шкалой отсчета, стрелку-указатель и диск с цветовой индикацией, расположенные на валу соответственно перед диском с диаметральной прорезью и за ним, приводной механизм имеющий рукоятку, связанную с кривошипом.

Недостатком его яв.ляются ограниченные демонстрационные возможности, т.е. отсутствие возможности показа изменения перемещения, скорости,- ускорения и значений фазы гармонического колебания.

ЦеЛь изобретения - расширение демонстрационных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в учебном приборе по математике, содержащем установленный в лицевой панели корпуса диск с диаметральной прорезью и шкалой отсчета, стрелкууказатель и диск с цветовой индика- цией, расположенные на валу соответствённо перед диском с диаметральной .прорезью и за ним, приводной механизм, имеющий рукоятку, связанную с кривошипом, он имеет ременную передачу с натяжным приспособлением, ведущий шкив, которой связан резьбовым соединением с рукояткой, а ведомый установлен на валу за диском с цветовой индикацией, ползун жестко свя10занный с рукояткой, подпружиненный маятник с указателем и шкалой отсчета его отклонений, установленный на валу перед диском с диаметральной прорезью, при этом в кривошипе и ли15цевой панели корпуса выполнены продольные пазы, а ползун и вал соответственно расположены в них.

На фиг. 1 изображен учебный при20бор по математике, общий вид; на .фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг.Зчасти прибора, смонтированные на валу и оси; на фиг. 4 и 5 - натяжное приспособление; на фиг. 6 - ведомый

25 шкив; на фиг. 7 и 8 - элемент кривошипа; на фиг. 9 - прибор, вид опереди; на фиг. 10 и 11 - схема решения задач; на фиг. 12 - диск с диаметральной прорезью в экране; на

30 фиг. 13 - диск с цветовой индикацией Учебный прибор по математике содержит установленный в лицевой панели 1 корпуса диск 2 с диаметральной прорезью 3 и шкалой, отсчета 4, стрелку-указатель 5 и диск 6 с цветовой индикацией, расположенный на валу 7 соответственно перед - диском 2 с диаметральной npopesbjo и за ним, приводной механизм, имеющий рукоятку 8, связанную с кривошипом 9, ременную-передачу 10 с натяжным приспособлением 11, ведущий шкив 12, который связан резьбовым соединением с рукояткой 8, а ведомый 13 установлен на валу 7 за диском б с цветовой индикацией, ползун 14 жест ко связанный с рукояткой 8, подпружцненый маятник 15 с указателем 16 и шкалой отсчета 17 его отклонений, установленный на валу 7 перед диском 2 с диаметральной прорезью. В криво шипе 9 и лицевой панели 1 корпуса выполнены продольные пазы 18, а пазы 14 и вал соответственно расположены в них, С обратной стороны лицевой п нели 1 к ней на Шпильках 19 и опорах 20, гайками 21 закреплена крестовин 22 с горизонтальным пазом 23 для скольжения в нем рукоятки 8 при вра щении кривошипа 9 вокруг его оси 24 совместно с ведущим шкивом 12. Внутри вала 7 проходит ось 25, жестко соединенная с крестовиной 22 На оси 25 смонтирована планка 26, на которой смонтированы ведущий 12 и ведомый 13 шкивы, и на осях 27 уста новлены двуплечие рычаги 28. Шкала отсчета 17 нанесена на ленте. Диамет ральная прорезь 3 выполнена в экране 29,жестко прикрепленном к держателю 30.Маятник 15 подпружинен пружинами 31, закрепленными на шпильках 32 снабженных зажимами 33 для удержания ленты. По периферии экрана 29 расположена шкала радиа1нов 34. Цветовая индикация диска 6 представляет собой два нанесенных на него круга, один из них синий 35, расположен в положительной части оси ординат, а другой - красный 36, расположенный в от рицательной части оси абсцисс, при этом их окружности пересекаются в центре диска 6.Круги 35 и 36 могут быть различных диаметров. Например, синий круг 35, служащий для определения скорости маятника 15, имеет диаметр в два раза меньше, чем красный круг 36, служащий для определени ускорения маятника 15. К крестовине 22 на оси 25 гайкой 37 жестко закреп лен держатель -38. Ведомый шкив 13, диск 6 и стрелка-указатель 5 закреплены на валу 7 гайками 39. Концы дву плечих рычагов 28 связаны с зацепом 40 через пружинящие элементы 41. Кон цы планки 26 выполнены в виде вилки 42, с которой соединена рукоятка 8. Прибор установлен на опоры 43. Прибор работает следующим образом. Рукояткой 8 производят равномерное вращение по часовой стрелке кривошипа 9 вокруг оси 24, при этом рукоятка 8 будет скользить по горизонтальному пазу 23 крестовины 22, придавая ей возвратно-поступательное движение. Одновременно с вращением кривошипа 9 вращается ведущий шкив 12,приводя во вращение через ременнуй передачу 10 ведомый шкив 13 и вместе с ним вал 7. Диаметры шкивов равны и при одном обороте кривошипа делают также один оборот. Вместе с колебаниями маятника 15 будет совершать гармонические колебания и диск 6 с цветной индикацией и одновременно будет вращаться. При этом часть синего круга будет наблюдаться через вертикальную прорезь 3 экрана 29 в виде направленного отрезка, указывающего величину скорости маятника 15 (фи/.З и 10). Часть красного круга -36 диска 6 в виде направленного отрезка будет показываться через .прорезь 3, указывая величину ускорения маятника 15 (фиг. 3 и 11). При этом длина синего и красного отрезков определяются по шкале 4. Стрелка-указатель 5 будет указывать на шкалах градусов или радианов фазу колебания маятника 15. Берут диаметр синего круга 35 равным, например, 6 см, а центр его находится в положительной части оси ординат, а диаметр красного круга 36 берется равным 12 см, а центр его лежит в отрицательной части абсцисс. При этом окружности кругов 35 и 36 пересекаются в центре дис-ка 6. В этот момент стрелку-указатель 5 устанавливают на положительную часть оси абсцисс. Далее для наглядной демонстрации данных условий передвигают ползун 14, устанавливая его на расстоянии 3-х см от центра 24 вращения кривошипа 9, при этом фиксируют ползун прижатием шкива 12. Следовательно, амплитуда колебания маятника 15 булет А 3 см. В начальный момент стрелкаг-указатель 5 будет указывать на шкале нулевое положение, так как начальная фаза f - О, указатель маятНиКа 1 будет находиться также на нулевой отметке ленты. Это будет момент перехода из положения равновесия гармонически колеблющегося маятника 15,при этом скорость маятника будет.равняться длине синего отрезка , измеряемого по шкале 4 будет равна 6 см. При этом красный отрезок круга 36 показываться .в прорезь 3 не будет, следовательно, в этой точке ускорение маятника будет равно нулю. Затем вращением руки 8 приводим в движение маятник 15, а указатель 16 при этом доходит до отметки 1,5 см по шкале 17 ленты.

Таким образом, зная величины переещения и скорости гармонически коеблющегося материала с определенной частотой колебаний определяют амплитуду колебания и начальную фазу колеблкидегося маятника,т.е.находят астные решения дифференциального уравнения, удовлетворяющие движению центра маятника.

Простота и доходчивость демо«страции решения задач учащимся дает возможность применение настоящего прибора для широкого использования в средних и высших учебных заведениях .

Формула изобретения

Учебный .прибор по математике, содержащий установленный в лицевой панели корпуса диск с диаметральной прорезыр и шксшой отсчета, стрелкууказателъ и диск с цветовой индикацией, расположенные на валу соответственно перед диском с диаметральной прорезью и за ним, приводной механизм, имеющий рукоятку, связанную с кривошипом, отличающийс я тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей, он имеет ременную передачу с натяжным приспособлением, ведующий шкив которой связан резьбовым соединением с рукояткой, а ведомый установлен на валу за диском с цветовой индикацией,

o ползун, жестко связанный с рукояткой, подпружиненный маятник с указателем и шкалой отсчета его отклонений, установленный на валу перед диском с диаметргшьной прорезью, при этом,

5 в кривошипе и лицевой панели корпуса выполнены продольные пазы, а ползун и вал соответственно расположены в них.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 84155, кл. G 09 В 23/02, 1950.

33.

зг

Фиг. I

13 3$

г.

.ffffetk

rffi rfffffftf mf

ffffjTf/fr.

f/mi

т

Фиг. 6

Фиг.8 Фи.111