Учебная установка по физике

 

УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ содержащая корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направляющими, расположенные на них одно за другим тела , выполненные в виде подвижных кареток , стыковочно-пусковое устройство имеющее пневмопривод,сообщающийся с полостью газостатических направ ляющих, силовой аккумулирующий элемент , размещенный меткду обращенньми один к другому торцами кареток, на. ..одном из которых установлен шток, а на противоположном - пусковой рычаг. 50 одно плечо которого имеет выступ, а другое связано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек шток и двуплечий рычаг, смонтированньй на свободном торце каретки, несущей шток, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач при демонстрации закона сохранения импульса, первого закона Ньютона и закона неупругого соударения тел, она имеет дополнительное стыковочное устройство, состоящее из установленного на второй стойке двуплечего рычага и штока, установленного на свободном торце второй каретки, и установленный на (Л каретке, несущей пусковой рычаг, золотниковый переключатель, связанный с пневмоприводом, имеющий подпружиненньй золотник с буртиком, и двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет выступ, расположенный под буртиком , а другое плечо связано с пусковым рычагом, при этом каждый шток имеет подпружиненный стопор. #7 Фиг.т

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зсмк G 09 В 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3475164/28-12 (22) 22.07 .82 (46) 15.11.84. Бюл. Ф 42 (72) C..С.Арутюнов (71) Всесоюзное специализированное научно-производственное объединение

"Союзвузприбор" (53) 371.66/67(088.8) (56) i. Авторское свидетельство СССР

М 1034063, кл, G 09 В 23/26, 1983 (прототип). (54)(57) УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ содержащая корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направляющими, расположенные на них одно за другим тела, выполненные в виде подвижных кареток, стыковочно-пусковое устройство, имеющее пневмопривод, сообщающийся с полостью газостатических направ ляющих, силовой аккумулирующий элемент, размещенный между обращенными один к другому торцами кареток, на ,.одном из которых установлен шток, а на противоположном — пусковой рычаг, - SU„, 1124370 А одно плечо которого имеет выступ, а другое связано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее . расположенный на одной из стоек шток и двуплечий рычаг, смонтированный на свободном торце каретки, несущей шток, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач при демонстрации закона сохранения импульса, первого закона Ньютона и закона неупругого соударения тел, она имеет дополнительное стыковочное устройство, состоящее из установленного на второй стойке двуплечего рычага и штока, установленного на свободном торце второй каретки, и установленный на каретке, несущей пусковой рычаг, soлотниковый переключатель, связанный с пневмоприводом, имеющий подпружиненный золотник с буртиком, и двуплечий рычаг, одно плечо которого с имеет выступ, расположенный под буртиком, а другое плечо связано с пусковым рычагом, при этом каждый шток имеет подпружиненный стопор. 4ь

Ф 11243

Изобретение относится к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано в учебном процессе.

Известна учебная установка по физике, содержащая корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направляющими, расположенные на них одно за другим тела, выполненные в виде подвижных кареток, стыковочно-пусковое устройство, имеющее пневмопривод, сообщающийся с полостью газостатичес ких направляющих, силовой аккумулирующий элемент, размещенный между обращенными один к другому торцами кареток, на одном из которых установлен шток, а на противоположномпусковой рычаг, одно плечо которого имеет выступ, а другое плечо связано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек штока двуплечий ры-. чаг, смонтированный на свободном торце каретки, несущей шток И .

Недостатком такой установки явля-, ется ограниченные возможности демонстрации на ней закона сохранения импульса, первого закона .Ньютона и за- кона неупругого соударения тел.

Цель изобретения — расширЕние ди

30 апазона решаемых задач при демонстрации закона сохранения импульса, первого закона Ньютона .и закона неупругог6 соударения тел.

Поставленная цель достигается тем, что учебная установка по физике, содержащая корпус со стойками и смонтированными на нем полыми га.зостатическими направляющими, рас-положенные на них одно за другим . тела, выполйенные в виде подвижных каретвк, стыковочно-пусковое gjctpoAcTBo имеющее пневмоприйод, сообщающийся с полостью газостаж ческих направляющих, силовой аккумулирующий элемент, размещенный меж- 45 ду обращенными один к другому торца ми кареток, на одном из которых установлен шток, а на противоположном — пусковой рычаг, одно плечо которого имеет выступ, а другое плечо связано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек штока и двуплечий рычаг, смонтированный на свободном торце каретки, несущей шток, имеет дополнительное стыковочное v<..òpîéñ-тво, состоящее из устанон ленног» иа второй стойке двуплечего.

70 2 рычага и штока, установленного на свободном конце второй каретки, и установленный на каретке, несущей пусковой рычаг, золотниковый переключатель, связанный с пневмоприводом, имеющий подпружиненный золотник с буртиком и двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет выступ, расположенный под буртиком, а другое плечо связано с пусковым рычагом, при этом каждый шток имеет подпружинейный стопор.

На фиг. 1 изображена предлагаемая учебная устачовка по физике., общий вид, на фиг 2 — вид А на фиг.1, на фиг.3 — подвижные каретки1,на фнг.4разрез Б-Б на фиг.3 на фиг.5— разрез В-В на фиг.3.

Учебная установка по физйке содержит установленные в корпусе 1 газостатическще направляющие 2, сообщающиеся с источником сжатого воздуха (не показан), на которых установ". лены два тела в виде подвижных кареток 3 и 4 с опорными элементами

5и6.

На каретке 4 закреплена опора 7, с которой связано стыковочно-пусковое устройство, содержащее силовой аккумулирующий элемент.в виде упру- гого элемента 8 сжатия из листовой стали. Внутри упругого элемента 8 установлен буферный ограничитель 9 °

Аккумулирующий элемент 8 свободной стороной контактирует с торцевым упо ром 10, закрепленным на каретке 3.

Шток 11 подвижно установлен на торце каретки 4 посредством направляющей втулки 12, закрепленной Hà опоре 7, и снабжен измерительными элементамн для задания параметров движения кареток 3 и 4, выполненными в виде визира 13, размещенного на конце штока 11, и расположенных на выступе

14 опоры 7 шкалы 15 для задания силы. деформации аккумулирующего элемента 8 и,шкалы 16 для регистрации скорости каретьк 3 и 4. В направляющей втулке 12 шарнирно установлен своим нижним выступом стопор 17, в отверстии которого с зазором распо- . ложен подпружиненный шток 11, Стопор .17 под действием пружины 18 устанавливается с перекосом и заклинивает шток 11.

Свободный конец штока 11 имеет два конических выступа 19 и 20 и расположен с зазором в отверстии

21 упора 10, на котором шарнирно

1124370

5S

3 установлен пусковой рычаг 22, одно плечо которого выполнено с выступом 23, контактирующим с коническим выступом 19 штока 11.

Положение штока 11 регулируется вручную и фиксируется винтом 24.

Исходное положение штока 11, когда аккумулирующий элемент 8 контактирует с торцевым упором 10 при его нулевой деформации, соответствует положению визира 13 напротив нулевых делений шкал 15 и 16. .Второе плечо 25 пускового рычага

22 кинематически связано с толкателем 26 установленного на каретке 3 пневмопривода 27 стыковочно-пускового устройства, сообщающегося с полостью гаэостатических направляющих-2 с помощью трубопроводов 28 и

29 через золотниковый переключатель, имеющий корпус 30, золотник 31, на конце которого имеется буртик 32, и пружину 33.

Ыа каретке 3 закреплен двуплечий рычаг 34, одно плечо 35 которого установлено с возможностью контакта с плечом 25 пускового рычага 22, а второе плечо 36 имеет выступ, контактирующий с буртиком 32..На концах гидростатических направляющих 2 установлены стойки 37 и 38..

Кроме того, установка имеет стыковочное устройство, состоящее из упора 39 с двуплечим рычагом 40 н пружиной 41, установленных на свободном торце каретки 4, и подпружиненного штока 42, аккумулирующего элемента 43, подпружиненного стопора 44, которые закреплены на стойке 37.

Установка имеет также дополнительное стыковочное устройство, состоящее из установленного на второй стойке 38 аккумулирующего элемента

45, упора 46 с двуплечим рычагом 47, и установленных на свободном торце каретки 3 подпружиненного штока 48 с одним коническим выступом и стопора 49, а также измерительных элементов, выполненных аналогично соответствующим элементам на каретке 4.

В комплект установки может быть включена третья каретка (не изобра-: жена), аналогичная каретке 4 со всеми элементами, закрепленными на ней.

° На третьей каретке упругий элемент сжатия с ограничителем может-быть установлен на упоре 39. На входе в газостатические направляющие 2 установлен распределительный клапан 50.

Учебная установка для демонстрации законов движения тел позволяет демонстрировать первый и третий saконы Ньютона„ .другое и неупругое соударение тел, а также закон сохранения импульса.

Для демонстрации первого и третьего законов Ньютона и закона сохранения импульса каретки 3 и 4 соответственно стыкуют со стойками 37 и 38 или между-собой. Затем дистанционно с помощью распределительного клапана

50 расстыковывают каретку 3 со стойкой 38 или каретки 3 и 4 между собой, в результате чего каретки 3 и 4 достигают установленных на концах направляющих 2 стоек 37 и 38 и стыкуются с ними при демонстрации перво го и третьего законов Ньютона или

0 -отталкиваются от аккумулирующих элементов и повторно стыкуются между собой при демонстрации закона сохранения импульса.

В случае, когда каретки 3 и 4 отталкиваются от аккумулирующих элементов 43 и 45, реализуется упругое соударение тел, а в случае их сты ковки в процессе движения реализуется неупругое соударение тел.

30 При демонстРации указанньпi saKo нов с заданными скоростями каретки

3-и 4 устанавливают в соответствующее демонстрируемому закону положе. ния на направляющих 2, шток 11 вручную перемещают до положения, когда визир 13 совмещается.с делением шкалы 16, соответствующим заданной скорости кареток 3 и 4, и фиксируют его винтом 24 °

При этом сцепление свободного конца штока 11 с выступом 23 пускового рычага 22 обеспечивает необходимую деформацию аккумулирующего элемента 8, позволяющую осуществить

% движение кареток 3 и 4 с заданной .

45 скоростью. Режим движения кареток

3 н 4 также может задаваться в за висимости от силы деформации аккумулирующего элемента, задаваемой по. шкале 15.

При .реализации упругого соударения. тел штоки устанавливают в положение, соответствующее максимальной скорости, при котором соударение тел осуществляется беэ сцепления конических выступов штоков с выступами пускового рычага 22 и Рычагов 40 и 47 ° При реализации неупругого соуда- рения тел штоки устанавливают на

S 112 ,.метке нулевой скорости беэ фиксации. В этом случае при соударении тел конические конць. штоков упираются в дно отверстий упоров 10, 39 и 46 и входят в зацепление с выступами пускового рычага 22 и рычагов

40 и 47, упругие элементы сжимаются на определенную величину до момента полного перехода кинетической энергии в потенциальную и одновременно с этим штоки утапливаются на такую же величину. При этом относительное положение тел при сжатом положении пружин штоков остается неизменным, .так как карый подпружиненный стопор

17, 44 и 49 позволяет перемещаться ,соответствующему штоку только в одном указанном направлении. Это осуществляется благодаря фрикционному сцеплению стопора со штоком 42, который под действием пружины и упру. гого элемента устанавливается под углом к штоку 42 эа счет шарнирного крепления нижнего выступа стопора и заклинивает шток при вытягивании.

Для расклинивания штоков, нажимая на верхний выступ соответствующего стопора против часовой стрелки, отводят его в вертикальное положение и после установки штоков в заданном положении стопоры отпускают в исходное положение.

Пуск кареток 3 и 4 осуществляют путем подачи сжатого воздуха в гаэостатические направляющие 2 с помощью распределительного клапана 50, в результате чего между каретками 3 и 4 образуется воздушная подушка, исключается трение между ними.

Одновременно срабатывает пневмопривод 27, в который воздух попадает иэ гаэостатических направляющих через золотниковый переключатель. В

4370 Е этом исходном положении золотник

31 удерживается в крайнем нижнем положении с помощью выступа плеча 36 рычага 34. При этом толкатель 26 пневмопривода 27 перемещает плечо 25 пускового рычага 22, выводя из зацепления со штоком 11 выступ 23 рычага 22. Под действием силы деформации упругого элемента 8 каретки 3 и 4, освобожденные от зацепления, начинают двигаться с заданными скоростями.

Одновременно с этим плечо 25 перемещает плечо 35 рычага 34, выводя иэ зацепления плечо Зб с буртиком

32 золотника.

Под действием пружины 33 золотник 31 перемещается в верхнее крайнее положение, в котором пневмопри20 вод 27 сообщается с атмосферой. При этом толкатель 26 пневмопривода 27 и рычаг 22 возвращаются в исходное положение, обеспечивающее повторну1о стыковку кареток 3 и 4 путем сцеп25 ления выступа 23 рычага 22 с коническим выступом 20 штока 11.

Изобретение позволяет расширить диапазон решаемых установкой задач.

Возможность осуществления демонстрации с повторной стыковкой тел с поО мощью золонтикового переключателя и двуплечего рычага для его управления, а также дополнительного стыковочного устройства на торцах тел

35 обеспечивает демонстрацию закона сохранения импульса первого закона

Ньютона и закона неупругого соударения тел. Кроме того, установка удобна в эксплуатации, так как многократ. ное повторение одного и того же эксперимента в заданном режиме осуществляется простым нажатием на верх-, ний конец золотника.

Риг.г

1124370 иг.

Составитель Г.Самбикина

Техред Т.Фанта Корректор» А.Тяско

Редактор N.Êåëåìåø

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

Заказ 8288/41 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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