Учебный прибор по механике

 

Изобретение относится к учебно наглядным пособиям, в частности к уст ройствам для моделирования траектории движения брошенного под углом к горизонту тела. Цель изобретения - повышение наглядности. Учебный прибор содержит направляющую 1, расположенную горизонтально на вертикальном щите Т с координатной сеткой 3. Направляющая 1 одним концом установлена на оси 4, размещенной в центре градусной шкалы 5, а другим закреплена. Цепочка 6 при помощи кольца 7 со стрелкой 8 подве-. шена одним концом на оси 4, а другим намотана на барабан 9, установленный с возможностью вращения на первом ползуне 10, размещенном на направляющей 1. Направляющая 1 содержит второй ползун 11 с второй направляющей 12, перпендикулярной направляющей 1 к имеющей третий ползун 13 с градусной шкалой 14 и стрелкой 15. При этом направляющие 1 и 12 и цепочка 6 снабжены линейными измерительными шкалами. 3 ил. (Л

..Я0„„1716557 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК дц С 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTNRM

1 1РИ ГКНТ СССР (21) 4710398/12 (22) 26.06. 89 (46) 29.02.92. Бюл. Р 8 (72) Э.M.Äàâèäîâ, B.Ï.Äîðoäíûõ, Г.Г.Пиянзов и В.А.Саидович (53) 530.07 (088.8) (56) Берихов Г.И. Демонстрационный эксперимент по механике. Учпедгиз, 1961, с. 118-120. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО MEXAHHKE (57) Изобретение относится к учебно наглядным пособиям, в частно"..ти к .устройствам для моделирования траектории движения брошенного под углом к гори- зонту тела. Цель изобретения - повышение наглядности. Учебный прибор содержит направляющую 1, расположенную

2 горизонтально на вертикальном щите . Г с координатной сеткой 3. Направляющая

1 одним концом установлена на оси 4, размещенной в центре градусной шкалы

5, а другим закреплена. Цепочка 6 при помощи кольца 7 со стрелкой 8 подвешена одним концом на оси 4, а другим намотана на барабан 9, установленный с возможностью вращения на первом ползуне 10, размещенном на направляющей 1. Направляющая 1 содержит второй ползун 11 с второй направляющей 12, перпендикулярной направляющей 1 и имеющей третий ползун 13 с градусной шкалой 14 и стрелкой 15. При этом направляющие 1 и 12 и цепочка 6 снабжены линейными измерительными шкалами.

3 ил.

1716557

Изобретение относится к учебнонаглядным пособиям, в частности к приборам для определения параметров траектории брошенного под углом к горизонту тела (мины, торпеды, бомбы).

Цель изобретения — сокращение времени для определения параметров траектории .брошенного под углом к горизонту тела и повышение удобства экс- 10. плуатации, наглядности.

На фиг.1 схематически показан предлагаемый учебный прибор; на фиг.2схема брошенного под углом к горизонту тела, на фиг.3 - принципиальная 15 схема, иллюстрирующая работу прибора.

Устройство содержит первую направляющую 1, расположенную горизонтально на вертикальном щите 2 с координатной сеткой 3. Направляющая 1 одним своим 20 концом установлена на оси 4, размещенной в центре градусной шкалы 5, а другим концом закреплена, например, шурупом. Гидкая нить, образованная из грузиков (с одинаковой массой), пред- 25 ставляет собой цепочку 6 из металлических звеньев. Цепочка 6 при помощи кольца 7 со стрелкой 8 подвешена одним своим концом. а на оси 4, а другим концом намотана на барабан 9, ус- 30 тановленньп» с возможностью вращения на первом ползуне 10, размещенном на направляющей 1. Барабан 9 имеет стопорное приспособление в виде собачки.

Первая направляющая 1 содержит второй 3 ползун. 11 с второй направляющей 12, перпендикулярной направляющей 1 и имеющей третий ползун 13 с градусной .шкалой 14 и стрелкой 15. Направляющие

1 и 12 и цепочка б имеют аналогичные 40 линейные шкалы.

Пусть необходимо определить длину пути L = B A, горизонтальное рас-! стояние D, скорость VA и угол Лх. входа в воду тела, время движения те- 45 ла по траектории ВА, если тело брошено под углом 9 к горизонту с высоты

Н борта корабля со скоростью V+, Определение параметров траектории возможно при помощи цепочки. IIpH .3TQM 50 траектории тела, движущегося под действием силы тяжести (сопротивлением воздуха пренебрегают), можно вы, разить уравнением Х 1(с G 5.5

Y — — (ch — — — — 1) . (1)

G 7Х

Известно, что однородная цепочка, и юю подвешенная за концы в точках К и

"А". под действием сил тяжести принимает форму цепной линии, уравнение которой Х х ° q у = — --(ch — — -- — 1) .

Ц сх (2) Обычно считают, что тело брошенное под углом к горизонту в поле сил тяжести без учета сил сопротивления воздуха движется по квадратичной параболе, которая аналогична цепной линии.

При помощи цепочки, подвешенной соответствующим образом, можно определить параметры траектории, при выполнении условий:

Vx tx

С q

7 Х L

m у х 1 (3) (4) где 1, и.1 — длины траектории и цепочки, m — линейный масштаб.

Для решения поставленной задачи собирают устройство, при этом цепочку берут с любой погонной массой q u длиной порядка 100 см, а линейный масштаб ш выбирают из удобства моделирования. По известной величине Н>

Ня находят h = и устанавливают

m при помоци ползунов 11 и 13 основание стрелки 15 в точке 3 щита 2. Затем путем изменения длины цепочки б при . помощи барабана 9 совмещают цепочку с точкой о щита 2. При этом по шкале

14 добиваются чтобы угол между цепочкой 6 и стрелкой 15 был равен заданному углу 8, Когда зто достигнуто, то в соответствии с (1) и (2) цепочка

6 будет подобна К0А и D > = m Йх-, а стрелка 8 покажет угол ь(, вхождения тела в воду. Так как для траектории в данном случае горизонтальная составляюцая ЧХ скорости постоянна, а угол 8 и скорость V известны из условия задачи, то V< = V> cos6. Определив угол ® по градусной шкале 5, находят скорость вхождения тела в воях ду ЧА = ††††. По меткам на цепочке

cos g, определяют путь, пройденный телом

L 1 = n(5a) = ш1 . Так как Пб = V> T x

;Х роз6, то время движения тела по траЭ ектории Т = — — -" — —.

Ч cose

1716557

Точно таким же образом решают задачи, когда тело брошено горизонтально из точки O.или под углом к горизонту 0 из точки C.

Эффективность предлагаемого учебного прибора обеспечивается тем, что цепочка, моделируя траекторию, пбзво, ляет практически определить соответ}

}ствующие .параметры.

I t0

Небольшая длина цепочки позволяет собрать компактный учебный прибор, KoTopbBi может быть установлен в небольшой аудитории. Работа с ним удобна и не вызывает у обучающихся каких- }5 либо трудностей. Несмотря на .то, что

} траектория моделируется цепочкой в перевернутом виде, демонстрационный эффект не пропадает. Кроме того, изобретение обеспечивает решение любых

}задач для траектории брошенного тела

,.без специальной перестройки. Наличие

} на щите координатной сетки обеспечивает наглядность при исспедовании, различных траекторий. Отмечая на сет- 25 ке пути прохождения тела, брошенного под разными углами или из разных точек, можно проследить, как изменяются форма траектории, углы входа в воду. и т.п., что обеспечивает эффект наглядности, сокращает время на объяснение рассматриваемого материала по}

Э вышает усвоение обучающимися темы занятий. Иоделирование траектории цепочкой, уравнения которых аналогичны, кроме всего прочего, повышает точность определения параметров.

Формула из обретения

Учебный прибор по механике, содержащий вертикальную панель с направ-, ляющей и. расположенное на ней средство для очерчивания и изменения параболической траектории брошеннс}го тела, отличающийся тем, чго, с целью повышения наглядности, средство для очерчивания и изменения траектории- состоит из установленных на направляющей оси, имеющей стрелочный указатель угла наклона траектории к горизонту, двух ползунов и связанного с одним из них барабана с гибким элементом, свободный конец которого закреплен на оси, а на панели, в зоне расположения оси, нанесена градусная шкала, при этом второй ползун . расположен между барабаном и осью и имеет ортогональную к направляющей линейку с ползуном, стрелочным указателем и шкалой для определения угла наклона траектории к горизонту в ее промежуточной точке.

1716557

Составитель В.Дородных

Техред М,Дндык Корректор A.Обручар

Редактор С.Лисина

Заказ 615 Тираж Подписное

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