Учебный прибор по физике

 

описдние изовевтения

К- АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических Республик

/ (11)1 005161 (61) Дополнительное к авт. свид-ву ¹ 657452 (22) Заявлено 07.09.81 (21) 3335682/28-12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.83 (51) М Кл з

G 09 В 23/06

Гееяеретееееьзй хенитет

СССР (53) УДК 371.66/67 (088.8) не делен «эебретений и етерытий

6»1;, Я т >эу .

Н. В. Бутенин, г1. Д. Иванов и В. А. Кер ццкр -,„, Рц» ;; » « Д) зът — -"-"- :." (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и может быть использовано для демонстрации действия сил Кориолиса в высших и средних специальных учебных заведениях.

По основному авт. св. № 657452 известен учебный прибор по физике, содержащий установленный на приводном валу стол и смонтированные на столе два связанных бесконечной лентой шкива, один из которых закреплен на валу электродвигателя, а также стойку со стопором и кронштейн, один конец которого свободно установлен в стойке соосно с валом электродвигателя, а в другом закреплена ось второго шкива (11.

Существенный недостаток данного при— бора состоит в том, что демонстрируемый эффект может одновременно наблюдать лишь небольшая группа обучаемых, что усложняет учебный процесс и уменьшает наглядность.

Целью изобретения является повышение наглядности демонстрации действия сил Кориолиса и удобства пользования.

Указанная цель достигается тем, что учебный прибор по физике, имеющий установленный на приводном валу стол и смонтированные на столе два связанных бес.— конечной лентой шкива, один из которых закреплен на валу электродвигателя, стойку со стопором и кронштейн, один конец которого свободно установлен в стойке соосно с валом электродвигателя, а в другом закреплена ось второго шкива, имеет также два магнитомодуляционных датчика, установленные по обе стороны кронштейна на расстоянии от него, меньшем радиуса шкивов, и в плоскости, параллельной плоскости шкивов, блок индикации и измерительную схему, вход которой соединен с магнитомодуляционными датчиками, а выход подключен к блоку индикации, при этом бесконечная лента выполнена из магнитного материала.

:На фиг. 1 схематически изображен учебный прибор по физике, общий вид; на фиг. 2— принципиальная электрическая схема блока управления и индикатора прибора.

В основании 1 учебного прибора установлен вертикальный приводной вал 2, соединенный с помощью шестерен 3 и 4 с электродви гателем 5. Поворотный стол 6

1005161 жестко соединен с валом 2. На поворотном столе 6 установлен электродвигатель 7, стойка 8 со стопором 9 и кронштейном 10.

На оси электродвигателя 7 закреплен ведущий шкив 11, а на кронштейне 10 установлен ведомый шкив 12 и два магнитомодуляционных датчика 13, 14, например геркона, установленных по обе стороны кронштейна 10 в плоскости, параллельной плоскости шкивов 11, 12. Магнитомодуляционные датчики 13, 14 установлены в средней части кронштейна 10 на расстоянии от его центра, меньшем радиусе шкива. Входы датчиков 13, 14 соединены с источником питания, а выходы — с измерительной схемой 15 (фиг. 2).

Оба шкива соединены бесконечной лен- !5 той 16, выполненной из магнитного материала, например магнитофора.

Кронштейн 10 установлен в стойке 8 с возможностью поворота вместе со шкивом

12, магнитомодуляционными датчиками 13, 14 и лентой 16.

Измерительная схема 15 включает реле Р l, Р2 и контакты реле P 1/1, P 1/2, Р2/1,,P 2/2.

Выход измерительной схемы 15 соединен со входом блока индикации 17, установленного на основании 1 учебного прибора.

Блок индикации состоит из платы 18, на которой размещены отдельные сегменты 19 — 21 прямолинейной формы, например в виде римской цифры IX.

Сегменты 19 — 21 служат для индицирования положения ленты 16 относительно плоскости шкивов 1 и 12.

Сегменты 19 и 20 расположены под углом к вертикальной плоскости, а сегмент 21 в вертикальной плоскости. Сегменты 19—

21 могут быть набраны из отдельных световых элементов, например электролампочек.

С внешней стороны плата 18 с сегментами

19 — 21 закрыта прозрачной матовой пластиной 22.

Для демонстрации Кориолисова ускорения кронштейн 10 со шкивами 11 и 12 и лентой 16 устанавливают в горизонтальное положение, включают электропитание схемы управления, оставляя стол 6 неподвижным, приводят шкивы 11 и 12 во вращение, включив для этого электродвигатель 7. В результате этого лента 16 перемещается вдоль столба 6 с некоторой скоростью V.

Перемещение ленты 16 в этом случае происходит строго в вертикальной плоскости шкивов 11 и 12. Сегменты 19 — 21 не засвечиваются. Затем столу 6 сообщают вращение вокруг вертикальной оси при помощи двигателя 5 с угловой скоростью cd. Ветви ленты 16 изгибаются в горизонтальной плоскости, причем во взаимно противоположных направлениях, и одна из них взаимодействует с магни ro.àîäóляционны м датчиком (13 или 14) .

Зо

4О

Один из датчиков срабатывает, замыкает цепь реле (Р l или Р2), которое своими контактами P 1/1 или P 2/1) включает цепь питания электролампочек соответствующего сегмента блока индикации 17, демонстрируя направление поворотного ускорения.

В силу присущей массе ветвей ленты 16 инерции они, стремясь сохранить свое прежнее направление движения, начинают отклоняться от вертикальной плоскости вращения шкивов ll и 12, вытягивая ленту 16 в горизонтальной плоскости.

Затем изменяют направление вращения шкивов 11 и 12 или стола 6. В этом случае сразу же изменяется направление поворотного ускорения отдельных частиц ленты 16 и поэтому происходит изменение направления изгиба ветвей ленты 16. Теперь индикация положения ветвей ленты 16 отображается другим наклонным сегментом блока индикации 17.

Ускорение Кориолиса отсутствует в том случае, когда вектор относительной скорости направлен параллельно оси переносного вращения (w = О, а = 180 ).

Для демонстрации зависимости Кориолисова ускорения от величины угла между векторами относительной скорости Ч и вектором угловой скорости cd переносного движения шкивы 11 и 12 с лентой 16 и кронштейном 10 с датчиками 13, 14 устанавливают в крайнее верхнее или промежуточное положение. В этом случае прогиб ветвей ленты 16 порождается действием лишь центробежных сил, и обе ветви ленты 16 получают изгиб в одном и том же направлении, так как они смещены относительно вертикальной оси в одном и том же направлении и на одну и ту же величину. Срабатывают оба магнитомодуляционных датчика 13 и

14 и замыкают цепи обоих реле Рl и Р2, которые своими контактами Р 1/2. и P 2/2 включают цепь питания электролампочек сегмента 21, расположенного на блоке индикации 17 параллельно вертикальной плоскости. Так как датчики 13 и 14 расположены только с одной стороны относительно плоскости шкивов 11 и 12, то это учитывают при определении направления вращения стола 6 в последующем опыте.

Изобретение позволяет значительно повысить наглядность, удобство пользования прибором и дает возможность оперативно продемонстрировать действие ускорения

Кориолиса одновременно большой группе обучаемых.

Формула изобретения

Учебный прибор по физике по авт. св. № 657452, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации действия сил Кориолиса и удобства поль1005161

t) у,(Ъ

2f

ВНИИПИ Заказ 1909/70 Тираж 486 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зования, он имеет два магнитомодуляционных датчика, установленных по обе стороны кронштейна на расстоянии от него, меньшем радиуса шкивов и в плоскости, параллельной плоскости шкивов, блок индикации и измерительную схему, вход которой соединен с магнитомодуляционными датчиками, а выход подключен к блоку индикации, при этом бесконечная лента выполнена из магнитного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 657452, кл. G 09 В 2306, 1977.