Учебный прибор для демонстрации линейных перемещений физических тел Советский патент 1982 года по МПК G09B23/08 

Изобретение относится к учебным приборам и наглядным пособиям и предназначено для проведения экспериментов и демонстраций законов механики движущегося тела.

Известны учебные приборы для демонстрации законов прямолинейного движения физического тела с призматическими или круглыми направляющими, установленнымина основании и несущими каретку (физическое тело на воздушной подушке. Прибор, кроме того, снабжен регистратором движения с оптической системой, включающей в себя зеркало, источник света (лазер )и фотодатчик. При этом на пути движения каретки по обе стороны установлены зеркала так, что луч лазера многократно пересекает путь движения каретки, а установленная на каретке диафрагма при движении каретки прерывает луч света. Получаемые импульсы поступают, например, на осциллограф, отражакицип характер движения каретки 11.

Недостаток известного прибора наличие большого количества зеркал, приводящее к значительным потерям световой энергии, что затрудняет использование простых источников

света. Кроме того, настройка зеркал производится с высокой точностью и требует значительных затрат труда и времени, а сам прибор получается громоздким и сложным по конструкции.

Цель изобретения- - упрощение конструкции прибора.

Поставленная цель достигается тем, что в приборе, содержащем основание

10 с направляющей, каретку, установленную на направляющей и регистратор движения с оптической системой, включающей в себя зеркала, источник света и фотодатчик, регистратор дви15жения содержит светонепроницаемую пластину с рядом отверстий, установленную на основании, и два лученаправителя с отверстиями, при этом зеркала расположены в лученаправи20теле, а отверстия установлены на каретке по оба стороны пластины таким образом, что одно из отверстий одного лученаправителя расположено против источника света, а другого

25 против фотодатчика, причем вторые . отверстия лученаправителей расположены на линии, перпендикулярной рядУ отверстий пластины.

На фиг. 1 изображен учебный при30бор для демонстрации линейных перемещений физических тел, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3 - схема прохождения луча от источника света. Прибор содержит закрепленные на основании 1 и сообщагоп1иеся с неточником сжатого воздуха направляющие трубы 2 с отверстиями 3, на которых установлена каретка 4 с закрепленными на ней двумя параллельными зеркалами 5 и 6, помещенными в лученаправителях 7 и 8 с окнами 9 - 11 и калиброванным окном 12. Зеркала 5 и 6 размещены по обе стороны пластины рядом отверстий 13под углом 45 к ней. Ширина оКна 12 равна ширине просвета отверстий 13. На основании 1 закреплена также непрозрачная линейка 14 с масштабной шкалой 15, расположенная параллельно направляющим трубам 2. На нижней стороне линейки 14 установлены передвижные визиры 16, предназначенны для фиксации начала и конца движени каретки 4. , Пластина с отверстиями 13 выполнена, например,, в виде фотопленки с чередующимися с постоянным шагом прозрачными и непрозрачными вертикальными полосами и закреплена в окне линейки 14 или в виде решетки из непрозрачного листового материал Оптическая часть прибора состоит также из источника 17 параллельного пучка света (лампы накаливания или лазера 18 ), установленного на право торце основания 1, и фотоприемника 19 с фотодатчиком 20,.установленного на левом торце основания 1. Оси источника 17 света и фотоприемника 19 параллельны между собо и расположены на одном уровне по разные стороны от линейки 14. Фотодатчик 2.0 электрически связан через электронный, преобразователь с осцил лографом или световой, индикаторной панелью (не показано ). . При движении каретки 4 на воздуш ной подушке, создаваемой источником сжатого воздуха в рабочем зазоре на правляющих труб 2 и каретки 3, световой пучок, отраженный от зеркала 5, проходя через отверстия 13 пластины и калиброванное окно 12, преры вается и, отрс1жаясь от зеркала 6, поступает на фотодатчик 20 в виде импульсов, отражающих характер движения каретйи 4. Частота этих импульсоЬ зависит от скорости каретки 4, После преобразования импульсов в электронном блоке/на экране осциллографа или на световой индикаторной панели воспроизводятся графики кинематических характеристик движения каретки 4. Предлагаемое техническое решение позволяет значительно упростить и удешевить учебное устройство без ущерба к качеству исследования и демонстрации законов линейных перемещений за счет использования более дешевого источника света и упрощенной системы зеркал. Кроме того, оно обеспечивает уменьшение габаритов устройства и значительно упрощает процесс настройки оптической системы. Формула изобретения Учебный прибор для демонстрации линейных перемещений физических тел, содержащий основание с направляющей, .каретку, установленную на направляющей, и регистратор движения с оптичёской системой, включающей в себя зеркала, источник света и фотодатчик, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, реги;стратор движения содержит светонепроницаемую пластину с рядом отверстий, установленную на основании, и два лученаправителл с отверстиями, при зтом зеркала расположены в лученаправителе, а отверстия установлены на каретке по обе стороны пластины таким образом, что одно из отверстий одного лученаправителя расположено против источника света, а другого против фотодатчика, причем вторые отверстия лученаправителей расположены на линии, перпендикулярной ряду отверстий пластины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 758237, кл. G 09 В 23/08, от 25.08.1980.

/

15

№

Фиг. 2