Учебный прибор для демонстрации движения твердого тела

 

Изобретение относится к учебным приборам по физике, а именно к приборам для демонстрации движения центра масс. Целью изобретения является повышение наглядности и надежности. Учебный прибор для демонстрации движения твердого тела, представляет собой удлиненное тело для бросания с полостью, где в окнах установлены один или два цветных световых элемента, причем один расположен в центре масс тела, а другой смещен от центра масс. В целях надежности снаружи прибора установлены резиновые амортизирующие кольца. При движении брошенного под углом тела световой индикатор высвечивает траекторию его полета. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15488

А1 (51) 5 G 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4429244/31-12 (22) 18 ° 05 ° 88 (46) 07,03,90, Бюл, N 9 (71) МГУ им.M, В,Ломоносова (72) М, Г, Бабище вич, Т,Ш, Мусаев, .

Г,Е,Пустовалов и M,В,Семенов (53) 530,07(088,8) (56) Лекционные демонстрации по физике,/Под ред,В.И,Ивероновой. М,, 1 972, с, 57-58, (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ

ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57) Изобретение относится к учебным приборам по физике, а именно к приборам для демонстрации движения центИзобретение относится к средствам обучения, в частности к учебным приборам по физике, и может быть использовано в ряде лекционных наглядных экспериментов, таких, например, как движение симметричного и асиммет- ричного тел а, 1 тр аектория движения центра масс, движение тела, брошенного под углом к горизонту и т.д, Цель изобретения — расширение наглядности и повышение надежности прибора, а также повышение удобства его использования.

На фиг,1 приведена графическая схема прибора вместе с его электрической схемой;. на фиг,2 - разрез А-А на фиг,l; на фиг ° 3 - траектории движений прибора, Учебный прибор для демонстрации движения твердого тела содержит цилиндрический стержень 1, осветительное окошко 2,большего диаметра, чем стер2 ра масс, целью изобретения является повышение наглядности и надежности, Учебный прибор для демонстрации движения твердого тела, представляет собой удлиненное тело для бросания с полостью, где в окнах установлены

-один или два цветных световых элемен3 та, причем один расположен в центре масс тела, а другой смещен от центра масс, В целях надежности снаружи прибора установлены резиновые амортизирующие кольца, При движении брошенного под углом тела световой индикатор высвечивает траекторию. его полета, 2 з,п,ф-лы, 3 ил,, жень, и имеющее продольные прорези для света, как показано на фиг,2 резьбовые соединения 3 с противоположных Я сторон для удобства обслуживания, све- товой элемент 4 в виде электролампоч ки, источник 5 питания в виде двух «ф« элементов по 1,5 В, включатель б лам- (ф почки, служащий для включения лампоч- (ф ки в момент демонстрации, дополнительные блоки 7 и 8, выполненные одинаковыми или разными по размеру, различными по весу, например, из меди и алюминия (фиг,3), и взаимозаменяе.мые посредством резьбового соединения 9, Прибор сбалансирован так,что при одном из размещений блоков 7и 8 осветительный элемент 4 находится Ь в центре масс, Прибор имеет также одинаковые по размеру резиновые предохранительные кольца 10, диаметр которых больше диаметра осветительного окошка 2, одинаковые по разме1548808 ру торцовые предохранительные резиновые кольца 11, равные диаметру колец 10, сЛужащие для более точной балансировки и нахождения центра масс тела и предохраняющие прибор от механических повреждений.

На фиг,3 показаны траектории движения центра масс тела при его бросании на какие-то расстояния S где 10 а - движение по параболе, когда центр масс совмещен со световым элементом; б - движение по параболе с

"кувырканием", когда центр масс не совпадает со световым элементом, Све- 15 товой элемент является средством для индикации траектории движения точек тела, расположенной в центре масс и смещенной от него, Прибор для демонстрации движения щ твердого тела работает следующим образом, Известно, что тело, брошенное под углом к гриэ онту, движет ся по пар аболе, т,е, центр масс тела совершает свое движение по траектории, представляющей собой параболу в системе координат, связанной с наблюдателем и брошенным телом, Однако не всегда геометрический центр тела совпадает с его центром масс, поэтому в зависимости от их взаимного расположения можно наблюдать разные движения, r.е, траектории, Например, если центр масс смещен относительно своего геометрического центра, тело с заданным распределением масс в виде стержня, брошенное под углом к горизонту, кроме своего движения центра масс по параболе, еще совершает и вращательное 4О движение относительно центра масс, т,е, геометрйческий центр тела совершает вращение относительно точки центра масс (фиг,3б). Следовательно, t при наблюдении выделенных траекторий движений тела можно достаточно легко интерпретировать понятие центра масс, а также дать полное представление о его движении, Для демонстрации этого факта прибор используется следующим образом.

Первоначально цилиндрический стержень 1 балансирует так, что центр масс совпадает со световым элементом Для этого включают световой элев

55 мент 4, устанавливая осветительное окошко 2 своим центром на призму или другой аналогичный предмет так, чтобы световой элемент был строго в центре грани призмы, и затем уравновешивают плечи стержня путем сдвига резиновых колец 10 таким образом, чтобы стержень занял горизонтальное положение по своему центральному вывешенному положению, Достаточно один раз провести балансировку и в дальнейшем такой необходимости нет, так как резиновые кольца эа счет своего трения плотной посадки на стержне не сбивают своего положения длительное время, Затем производят бросание тела на удобную высоту и расстояние и по свечению лампочки наблюдают траекторию движения центра масс тела, которая представляет собой параболу (фиг,3а). При этом бросание производят таким образом, чтобы плоскость движения лежала перпендикулярно к аудитории, Затем дополнительные блоки 7 и 8, выполненные из разного материала, например латуни и алюминия, взаимозаменяются своими местами, в результате чего центр масс тела существенно смещается относительно осветительного элемента 4 (геометрического центра), показывая это на призме тем, что стержень занял не горизонтальное положение, а существенно накренился, и осветительный элемент сместился относительно центра масс в сторону более тяжелой по своему валу части, а именно в сторону латунного блока;

Производят бросание и по траектории осветйтельного элемента наблюдают траектории движения тела в виде трахоиды" (фиг,36).

При использовании двух светодиодов разного цвета по цветовому следу легко демонстрировать движение тела, брошенного под углом к горизонту;: что расширяет демонстрационные возможности предлагаемого прибора, Формула изобретения

1 ° Учебный прибор для демонстрации движения твердого тела, содержащий подвижное тело и средство для индикации траектории движения точки, расположенной в центре масс и точки, смещенной от центра масс, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения наглядности, он имеет грузы для изменения положения центра масс, устанавливаемые на подвижное тело, при этом последнее выполнено в виде по- .

1548808 лого стержня с окном, а средство индикации траектории выполнено в виде расположенного в полости тела светового элемента, 2, Учебный прибор по п,1, о т—

5 л и ч а ю шийся тем, что, он имеет дополнительный световой элемент с окраской,. отличной от первого

t при этом один из световых элементов расположен в центре масс стержня, а второй — на участке, смещенном относительно центра масс„

3, Учебный прибор по п,1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности; он имеет установленные на наружной пов рхности. стержня резиновые амортизирующие кольца, 1548808

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 143

Тираж 389

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель A,Ãëàçêoâ

Техред М,дидык .

Корректор Т,Малец

Подписное