Учебный прибор по физике

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) G 09 В 23706

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3444720/29-12 (22) 25.05.82 (46) 30,09.83. Бюл. № 36 (72) Т; Г. Никитина, Л. Д. Иванов и В. А. Керножицкий

<53) 614.844 (088.8) (56) I. Майсова Н. Н. Практикум по курсу общей физики. Росвузиздат, 1963 (прототип) . (54) (57) 1. УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий шаровой груз, гори,зонтальное основание с приспособлением для фиксирования точки падения шарового груза, закрепленную на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части, приспособление для удержания шарового груза в отверстии и толкатель груза, ,отличающийся тем, что, с целью расшире ния дидактических возможностей и повышения наглядности путем обеспечения демон„„SU „„1045249 А

1трации упругой деформации тел, он нлгеет горизонта.чьно закрепленный на вертика;bной стойке желоб, один из торцов которого совпадает с нижней кромкой отверстия, и дополнительные шаровые грузы, изготовленные из материалов с различными коэффициентами упругости, при этом приспособление для удержания шарового груза в отверстии выполнено в виде упругих пластин. установленных в отверстии.

2. Прибор по п. l, отлпчающ«йся тем. что толкатель груза выполнен в виде кронштейна, один конец которого подпружинен и шарнирно связан с вертикальной стойкой, а на другом конце закреплено кольцо с установленным в нем дополнительным шаровым грузом таким образом, что при вертикальном положении кронштейна центры колы<а и отверстия находятся на одной горизонтальной оси.

1

Изобретение отиосигся к учебным Ilol0биям п0 физии II »О кET б»ITI«испол ь:IOIIHIIl) ня лекциях, лабораторных и практических занятиях по физике для ня)лидиой дем«)п стряпни группе обучяе»ых закона «охран« ния энергии.

1!аиболее близким к прсдлагяемо»у является учебный прибор по физике. содержаЩнй ШаРОВОЙ ГРУЗ, IОРИЗОНтаЛЬНОЕ 0СНОВЯиие с приспособлением для фиксирования точки падения п)ярового грузя, закрепленную на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части. приспособление для удержания шарового груза в отве!1стии и толкятсль грузя I i I.

Недостатками известного прибора являются его узкий диапазон использования и невозможность демонстрации упругой деформации тел, Цель изобретения — расширение дидактических возможностей и повышение наглядности путем обеспечения демонстрации упру) ой деформации тел.

Поставленная цель достигается тем, чтс) учебный прибор по физике, содержащий шаровой груз, горизонтал»ное основание с приспособлением для фиксирования точки пяjjcHHH шарового грузя, закрепленную на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части, приспособление для удер>кания шарового груза в отверстии и толкатель груза, имеет горизонтально закрепленный на вертикальной стойке желоб, один из торцов которого совпадает с нижней кром. кой отверстия и дополнительные шаровыс грузы, изготовленные из материалов с различными коэффициентами упругости, при этом приспособление для удержаш я шарового груза в отверстии выполнено в виде упругих пластин, установлениь.х в отверсти и.

Причем толкятель груза выполнен в виде кронштейна, один конец которого подпружинен и шарнирно связан с вертикальной стойкой, а на другом конце закреплено кольцо с установленным в нем дополнительным шаровым грузом таким образом, что при вертикальном положении кронштейна центры кольца и отверстия находятся на одной горизонтальной оси.

На чертеже изображен учебный пгибор, Общий Вид.

Учебный прибор имеет горизонтальное основание с приспособлением 2 для фиксирования точки падения шарового груза 3, закрепленную на основании вертикальную стойку 4 с отверстием 5 в верхней части, приспособление 6 для удержания шарового груза 3 в отверстии 5, выполненное в ниде упругих пластин, установленных в отверстии

5, горизонтально закрепленный на вертиккальной стойке 4 желоб 7, один из тврцов которого совпадает с нижней кромкой отверсгия 5, дополнительнь)е. шаровые грузы

8, изготовленные из материалов с различными коэффициентами упругости, толкятель

0!.)2!9

5 он совершает равномерное движение по горизонтали со скоростью Vo и свободное падение (по вертикали) без начальйой скорости, но с ускорением, равным g. Шаровой груз падает иа основание и место его падения фиксируется с помощью линий 2 и копи. ровальной бумаги, положенной на основание l.

При повороте кронштейна 10 из вертикального положения B горизонтальное на угол 90 шаровой груз !3 обладает потенциальной энергией Еп — — 5Т вЂ”, где К вЂ” коэфО фициент жесткости пружйны; — угол закручивания пружины, а его кинематическая .энергия Е„в этом положении равна нулю.

После отпускания кронштейна 10 пружина

11раск.ручивается .и пер.еводит кронштейн с шяровым грузом 13 в вертикальное лоложение. При этом шаровой груз 13 пвиобреД, а тает кинематическую энергию Е1 = — " - — и расходует потенциальную энергию Е„ =Р Н, где Р— вес шарового груза 13; Н вЂ” высокуда, / =!

О

tS

iO

2 гр «з

4, я на дру «)I» конце закреплено кольцо 12 с ) стан«)вленным в нем дополнительным ша1)oII»Ii . грузом 13 I аким образом, «ITo при вг ртикял»ном положении кронштейна 10. центры кольца 8 и 12 и отверс.гия 5 находят-. ся на одной горизонтальной оси.

Прибор работает следующим образом.

Перед демонстрацией взвешивают. шаровой груз 13, измеряют высоту жесткости пружины 11 и коэффициент упругости шаровых грузов 8, устанавливают на желобе 7 шаровые грузы 8, при этом один из грузов должен быть установлен между пластинами отверстия 5 стойки 2.

В первом опыте на желоб 7 устанавливайт груз» с одинаковым коэффициентом упругости, поворачивают кронштейн 10 на угол 1), равный. 90, и отпускают. Шаровой груз 13, укрепленный в кольце 12, ударяет по крайнему шаровому грузу на желоб.

Происходит центральный удар и превращение потенциальной энергии шарового груза

13, приобретенной за счет сжатия. пружины

11, в кинетическую энергию, а затем в по. тенциальную энергию упругой деформации соударяющихся шаровых грузов; В результате этого шаровой груз, находящийся в отверстии 5. приобретает кинетическую энергию. С момента выхо7я крайнего шарового груза из отверстий та центра отверстия 5 над основанием 1.

Остаток потенциальной энергии шарового груза л E- = — - - PH. Tln закону и 2 сохранения энергии " =pg+ т 1, «отЬ 2

На «)сновании закона сохранения энергии и закона сохранения импульса при упругом уда ре неподвижных грузов с одинаковой мяс« и шаровой груз !3 полностью пере104524!

Составитель 5. Гузеев

Редактор Н. Ковалева Техред Р1. Верес Корректор О. Билак

За каз7559/52 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и о крытнй

1 l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

3 цает свою скорость шаровому грузу, установленному в отверстии 5. С учетом упругости материала шаров скорость. с которой паровой груз 3! вылетает из отверстия 5 равна V< — — Ъ Е, где Š— коэффициент упругости материала, из которого изготовлены грузы.

Кинетическая энергия шарового груза равна g —. Лйая время падения шароboro груза (» н я его горизонтальное перемещений l (по Месту падения), о тре- " деляем скодо тр V, — -4 — - = 1(— — ), от1(Нсюда Ек= й.— = — . 6ри этом Е,< должл p, на быть равна аЕв. Следовательно, с учетом полущцного ранее значения имееи1 рЕ п"

ФН 2

Оп редел и в сре/1нее значение t (м його кратно проделав опыт), убеждаются в р;венстве частей выражения (1}.

Заменяя один из шаровых грузов.набора 8, расположенных на желобе, шаровым грузом, изготовленным из материала с дру. гим коэффициентом упругости, получаем другое значение E и убеждаемся в справед1о ливости демонстрируемого закона по равен тву (1).

Использование новой конструкции Пред лагаемого устройства обеспечивает повыше ние наглядности демонстрации закона сохра. нения энергии и позволяет дополнительио

15 демонстрировать явление упругой деформации тел, что расшйряет дидактические возможности, повышает наглядность обучения.