Учебный прибор по физике

 

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ , сопержащий основание, маятник Максвелла, имеющий эакрепленшхй посреастБом гибких элементов на штативе вал с маховиком, отличаю- . ш и и с я тем, что, с целью расширения демонстрационных возмохшостей, маховкк состоит из полого стержня с отверстиями, соешшенного средней частью с валом, грузов, подвижно установленных на стержне, закрепленш Х на стержне огрантителей перемещения грузов и пускового мехаш{зма, состоящего из закрепленного на основании упора, установленшлх в отверстиях стержня фиксаторов , взаимодейстауюшего ;с упором флажка, установленного на торце стержня, и пластинчатой пружины, расположенной в полости стержня и соединенной с фиксатором и флажком, при этом на штативе закреплены направляющие, а вал установ-; лен в послеюях.

,СОЮЗ СОВЕТСНИХ

: ОВЛЮ

РЕСПУБЛИН (19) (111

А я5В 009 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH09Af СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3399557/18-12 (22) 09.12.81 (46) 07.07.83. Бюл. М 25 (72} Л. А. Безлалько и Л. Б. Розенберг (71) днепропетровский ордена Трудового

Красного Знамени государственный уни верситет им. 300-летия воссоединения

Украины с Россией (53) 535.08 (088.8) (56) 1. Хайкин С. Э. Физические основы механики. М., Наука", 1971, с. 419. (54) (57) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИ3НКЕ, содержащий основание, маятник

Максвелла, имеющий закрепленный посредством гибких элементов на штативе вал с маховиком, о т л и ч а юшийся тем, что, с пелью расширения демонстрационных возможностей, маховик состоит из полого стержня с отверстиями, соединенного средней частью с валом, грузов, подвижно установленных на стержне, закреплеяых на стержне ограничителей перемещения грузов и пускового механизма, состоящего из закрепленного на основании упора, установ ленных в отверстиях стеркня фиксаторов, взаимодействующего с упором флажка, установленного на торце сте1:0кня, и плас гинчатой пружины, расположенной в голости стержня и соединенной с фик» сатором и флажком, при этом на штативе закреплены направлякмцне, а вал устаноз лен в последних.

1027753 2

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике и предназначено для демонстрации влияния работы внутренних сил на изменения кинетической энергии системы и преврашения механической энергии из одного вида в другой.

Известен учебный прибор по физике, содержащий основание, маятник Максвелла, имеющий закрепленный посредством гибких элементов на штативе вал с ма- 10 ховиком, предназначенный для демонстрации многократного превращения кинетической и потенциальной энергии при подъеме и опускании вращаюшегося маховика (1)

Недостатком такого прибора является невозможность демонстрации влияния работы внутренних сил на изменение кинетической энергии, а также преврашения поте шиальной энергии деформируемых 20 упругих элементов в кинетическую энергию маховика.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей прибора.

Поставленная цель достигается тем, 25 что в приборе, содержашем основание,, маятник Максвелла, имеюший закрепленный посредством. гибких элементов на штативе вал с маховиком, последний состоит из полого стержня с отверстиями, со-. единенного средней частью с валом, грузов, подвижно установленных на стержне, закрепленных на стержне ограничителей перемещений грузов и пускового механизма, состоящего иэ закрепленного на основании упора, установленных в отверстиях стерж- 5

35 ня фиксаторов, взаимодействуюшего с упором флажка, установленного на торце стержня, и пластинчатой пружины, расположенной в полости стержня и соединенной с фиксатором и флажком, при этом на штативе закреплены направляюшие, а вал расположен в последних.

На чертеже изображен учебный прибор по физике;

Прибор содержит вал 1 с маховиком 2,45 состояшим из полого с отверстиями стержня 3, грузов 4, подвижно установленных на концах стержня, соединенного своей средней частью с валом. 1, ограничителей

5 перемешений грузов, цилиндрических пружин 6, пусковой механизм, состоящий иэ упора 7, фиксаторов с пластинчатой пружиной 8, флажка 9, направляюших 10.

Штатив состоит иэ стоек 11, основания

12 и балки 13. На основании 12 эа- 55 креплен упор 7, на стойках 11 — направляюшие 10, на балке 13 посредством гибких элементов 14 закреплен вал 1.

Штатив снабжен отвесом и регулировочными винтами для установки его в вертикальном положении (не показано).

Подготовка прибора к демонстрации осуществляется следующим образом.

Растягивая пружины 6, устанавливают грузы 4 в исходное положение. В этом положении грузы 4 удерживаются вы-. .ступаюшими из отверстий в голом стержне

3 упорными зубцами ограничителя 5. При этом флажок 9 пускового механизма устанавливается вдоль оси стержня. Регулиро вочными винтами в основании 12 стойки

11 устанавливаются по отвесу в вертикальное положение.

Врашением вала 1 вокруг его оси наматывают гибкие элементы 14 на вал, благодаря чему подвижная часть прибора поднимается на заданную, фиксируемую по шкале (не гоказапа) исходную высоту ф

Для демонстрации преврац;ения потенциальной энергии поля силы тяжести в кинетическую энергию системы предоставляют прибор действию силы тяжести.

Нити во время движения валика вниз разматываются, скорость врашения валика с грузами по мере его опускания увеличивается, достигая наибольшего значения в наинизшем положении, когда нити полностью размотаны. При дальнейшем движении нити наматываются на вал, подвижная часть прибора поднимается вверх, замедляя при этом свое движение до полной остановки на уровне исходной высоты.

Затем начинается повторное движение вниз. !

Каждый такой цикл движения вала с грузами с начальной вь;соты до наинизшего положения и от него до начальной высотьг демонстрирует преврашение потенциальной энергии поля силы тяжести подвижных частей прибора в кинетическую энергию их и наоборот.

При демонстрации влияния работы внутренних сил (сил упругости пружин 6) на изменение кинетической энергии системы упор 7 п скового механизма устанавливается так, чтобы при достижении валом 1 наинизшего положения флажок 9 коснулся гребня упора 7. Тогда при опус кании подвижной части прибора с заданной исходной высоты и достижении ею нижнего положения флажок 9, коснувшись гребня упора 7, повернется и освободит фиксатор, который под действием пластинчатых пружин 8 повернется вокруг своей оси и освободит грузы 4. Последние под действием растянутых цилиндрическ1 х

1027753 4 происходит за счет уменьшения потенциальной энергии цилиндрических пружин.

Изобретение позволяет расширить воэможности и улучшить нагляцность демонстраций путем иллюстрации влияния внутренних сил на изменение кинетической энергии системы и демонстрации пр вращения одного вида механической энергии в другой.

10 Ожидаемый от использования изобретения эффект заключается в способствовании более глубокому пониманию и прочному усвоению основных законов механики, изучаемых в вузах, техникумах и срецних школах. пружин 6 переместятся иэ исходного в конечное положение. Момент инерции подвижной части прибора относительно оси вала уменьшается, гри этом скорость вращения и кинетическая энергия подвижной части прибора увеличиваются.

Приращение кинетической энергии системы привоцит к тому, что поцвижная часть прибора поднимается на высоту, большую исходной.

Приращение высоты подъема, а следовательно, и потенциальной энергии силы тяжести подвижной части прибора

Составитель Б. Андреев

Редактор С. Г1екарь Техред М.Гергель Корректор В. Бутяга

Заказ 4745/55 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4