Учебный прибор по стереометрии
Использование: демонстрационные приборы по стереометрии для повышения удобства в пользовании при изучении явления пересечения геометрических тел плоскостями . Сущность изобретения: перед началом демонстрации прибор размещают ак, чтобы прозрачный резервный сосуд, находящийся внутри прозрачного сосуда, выполненного в форме геометрического тела, находился в верхней части прибора, и после этого нажатием на головку запорного клапана , размещенного на наружной поверхности геометрического тела, осуществляют перетекание находящейся в резервном сосуде тодкрашенной жидкости в полость Геометрического тела. Затем, размещая в пространстве тем или иным образом геометрическое тело, демонстрируют обучаемым явлением пересечения тела плоскостью, которая моделируется зеркалом жидкости, заполняющей внутреннюю полость геометрического тела Та же задача решается обратным порядком при перетекании жидкости из внутренней полости геометрического тела в резервный сосуд 10 ил
сок,з сОветских
СОЦИАЛИСТИЯЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832255/12 (22) 29.05,90 (46) 23.08.92, Бюл. N. 31 (71) Белорусский политехнический институт (72) П.В,Зеленый, П.С. Шабека, В,В.Гетман и И.Ы.Вергун (56) Авторское свидетельство СССР М 99641, кл, 6 09 В 23/04, 1954, (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР llO CTEPEOME7РИИ (57) Использование, демонстрационные приборы по стереометрии для повышения удобства в пользовании при изучении явления пересечения геометрических тел пло- скостями. Сущность изобретения; перед началом демонстрации прибор размещают так, чтобы прозрачный резервный сосуд. наИзобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при изучении в курсах стереометрии, черчения, начертательной геометрии явления пересечения геометрических тел плоскостями. Целью изобретения является повышение удобства в пользовании, На фиг.1 изображен прибор по стереометрии для имитации сечения геометрического тела плоскостью. вид сбоку в разрезе; на фиг.2 — то же, когда внутренний сосуд установлен с образованием зазора со стенками внешнего сосуда; на фиг.3 — то же. вариант с двумя каналами, сообщающими сосуды, продольный разрез; на фиг,4 — разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 — вариант прибора с дросселем в нижнем канале и клапаном в ЯХ, 1756922 А1 ходящийся внутри прозрачного сосуда, выполненного в форме геометрического тела, находился в верхней части прибора, и после этого нажатием на головку запорного клапана, размещенного на наружной поверхности геометрического тела, осуществляют перетекание находящейся в резервном сосуде подкрашенной жидкости в полость геометрического тела. Затем, размещая в пространстве тем или иным образом геометрическое тело, демонстрируют обучаемым явлением пересечения тела плоскостью, которая моделируется зеркаЪом жидкости, заполняющей внутреннюю полость геометрического тела. Та же задача решается обратным порядком при перетекании жидкости из внутренней полости геометрического тела в резервный сосуд. 10 ил, ай верхнем; на фиг.6 — узел l на фиг.5; на фиг.7 — узел ll на фиг.5; на фиг.8 — вариант конструкции прибора с совмещенными в одном Л узле дросселем и клапаном: на фиг.9 и 10 — О схемы, иллюстрирующие принцип работы 4.) прибора. Прибор со стереометрии для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью содержит прозрачный тонкостенный сосуд l в форме поверхности воащения, сообщенный с ним через управляемый кла) Ъ пан 2,мерный сосуд 3 и окрашенную жидкость 4, объем которой не превышает суммарный обьем обоих сосудов. Причем мерный сосуд расположен внутри сосуда, имитирующего поверхность геометрического тела, находясь по одну сторону от оси 5 ее вращения на некогором удалении. По 1756922 20 могут быть совмещены в одном узле. С этой,, целью на стержень 23, несущий коническую пробку 24, навинчена регулировочная втул-30 зом, Прибор опрокидывают резервным сосу.: дом вверх (фиг.9) и, нажав на головку 26, ждут пока вся жидкость перетечет В полость 35 внешнего сосуда. При этом вытекаемый объ50 длине (вдаль оси вращения) мерный сосуд короче аналогичного габарита вйутренней полости внешнего сосуда 1. Полость для мерного сосуда 3 (фиг.1) отсечена с1 полости внешнего сосуда стенкой 6, параллельной оси 5 вращения. В этой же "стенке выполнейо отверстие, закрытое конической пробкой, входящей в клапан 2, Пробка поджимается к гнезду клапана (поверхности отверстия) пружиной 7 через стержень 8, . выведенный наружу и герметично уйлотненйый кольцом 9, Внешнйй конец стержня снабжен нажимйай головкой 10. Усилие предварительного сжатля пружйны 7 находится в соответствии с возможностями человека, т.е, для его преодоления достаточно легкого прикосновения пальца. Внутренняя поверхность 11 мерного сосуда окрашена в непрозрачный цвет, Такую же окраску име ет и непрозрачная жидкость, находящаяся в сосудах, Одинаковая окраска и йепразраччость указанной поверхности 11 и жидкости необходимы для того, чтобы элементы кон струкций клапана и уровень жидкости в мерном сосуде были закрыты и не ухудшали 2 наглядность прибора, Эту же цель позволяет достйчь установка мерного сосуда такйм образам, что его стенка 12 образует зазор с внутренней по-" верхностью 13 внешнего сосуда (фиг,2), В "этом случае достаточно иметь непрозрачbCTb только жидкости, которая, заполняя указанный зазор, закрывает весь мерный сосуд и большую часть клапана. Единственное, что остается видимым, это прилив 14, удерживающий мерный сосуд, и головка клапана с пружиной. Но э .ги элементы не"Значительны по размерам, и наглядйасть от них особейно не пострадает. Для повышения наглядности прибора в дийамике, когда жидкость, перетекая в мерный сосуд, имитирует изменения положе-: :ния секущей плоскости, а следовательно, и формь) сечения своей свободной поверхностью; необходимо обеспечить раздельное сообщение жидкой и воздушной сред сосудов (фиг,3 и 4). Этим исключэетбя образова-" нйе пузырей или перетекание жидкости на ее свободной поверхности имитирующей сечение, Эта поверхность остается спокойной, уменьшаясь в своих размерах, и внимание студента от наблюдения за формой. сечейия ничем не отвлекается. Такое сообщение сосудов позволяет осуществить канал 15 (отверстие) в нижней части мерного сосуда и канал 16 в виде трубки, выведенной своим выходным сечением по другую сторону оси вращения моделируемой поверхности в верхнюю часть внешнего сосуда, имитирующей эту поверхность, Дальнейшим развитием модели является установка в канале, сообщающим жидкую среду сосудов, регулируемого дросселя 17, выполненного на основе заостренного . сердечника 18 в виде винта, обеспечиваю-: щего йрй вращении регулирование проход-. ного сечения канала. Это регулирование йозволяет влиять на скорость изменения . размеров и формы сечения прй демонстрации модели в динамике. Запорный на>кимной клапан 19 "при этом Может ус анавливаться во втором (воздушном) канале. В частности, в качестве запорного элемента клапана может использоваться шарик 20, постоянно поджатый пружиной 21 к гнезду проходного отверстия и отжимаемый через толкатель 22 усилием одного пальца человека, В устройстве (фиг.8) дроссель- и клапан ка-гайка 25, которая позволяет уменьшить или увеличить ход пробки при нажатии на головку 26 стержня пальцем, От величины хода зависит кольцевое сечение проходного отверстия клапана. Пружина 27 обеспечивает запретим состояние клапана до воздействия на головку стержня. Устройство работает следующим обраем жидкости из резервного сосуда возмещается воздухом из внешнего сосуда, поступающим через проходное сечения запорного клапана, который остается открытым, пока пальцем проделывается усилие сжатия пружины 27. Как только становятся видно, что уровень жйдкости во внешнем сосуде г ерестал повышаться, воздействие на запорный клапан прекращается (пружина не замедлит его закрыть), и прибор переворачивают в исходное положение (фиг.10). В этом его положении приступают к демонстрации формы сечения, Поскольку внешний сосуд прозрачен, то наблюдал зэ свободной поверхностью жидкости, обучаемые получают визуальное представление а форме и размерах сечения имитируемого геометрического тела плоскостью. B горизонтальном положении (фиг.10) оси сосуда имитируется сечение, в данном примере конуса, плоскостью, параллельной оси ега вращения, т.е. случай, когда сечение ограничено гиперболой. Повернув сосуд в вертикальной . ПрадальнОЙ плОскасти В положение, когда его образующая оказываб. 175б922 5 ется горизонтальной, получают линию, or- . ставлено регулирование скорости изменераничивающую сечение, в форме параболы, ния уровня жидкости в сосудах, а следоваПродолжая поворот модели, демонстриру- тельно, и быстроты преобразования ют, как парабола превращается в эллипС и; имитируемого"сечейия. наконец, в окружность, когда ось сосуда за- 5 Техническим достоинством всех вари-, нимает вертикальное положеййе Поворо-: . антов предлагаемого прибора является вытом сосуда в положение, когда свободная: . сокая компактность. Это позволяет; держа поверхность жидкости проходит. через вер- его в одной руке, демонстрировать возможшину конуса ; имитируют сечение",ограни- ные формй сеченйя, давая второй рукой до" ченное прямыми линиями (образующими}, 10 полнительные" пояснения на доске (мелом, На втором этапе демонстрации нажи-: указкойит.п.),Управлениезапорнымклапамают на головку 26 и, прикрыв клапан, обес- ном может производиться одним из пальцев .. печивают перетекание жидкости в той руки, которая удерживаетсосуд(левой), резервный сосуд. Поднимающийся в ре- Такая демонстрация прибора очень удобна зультате этого уровейь жидкости во внещ- 15 и продуктивна, Кроме того, открытый резернем сосуде йоказывает, как изменяется вный сосуд не отвлекает внимания студен- . форма и размеры сечения по мере измене- " тов, т.е, прибор обладает также йия положения имитируемой секущей пло- . повышенной наглядностью. скости, Например, как гипербола, постепеннозаостряясь,превращается вдве 20: Ф о р мула и з.о"б р е те н и я прямые(уровеньдолжен пониэитьсядо.вер- Учебный прибор по стереометрии, сошины конуСа), а затем происходит обрат-: держащийвыйолненнйеизпрозрачногоманое. Для того, чтобы обучаемые могли териала сосуд в форме геометрического . наблюдать этй преобразования в достаточ- тела и мерную емкость частичйо заполненный громежуток времени, дросселем уста- 25 ные подкрашенной жидкостьви взаимосвяна вливают соответствующее проходйое занные магистралью с запорным клапаном сечение клапана. .: ..., .:: -".:.-.:,: . для перетекания жидкости, о тл и ч а ю щиВсе варианты конструкции прибора су- и с я тем, что, с целью повйшения удобства щественных отличий в работе не имеют. . в пользовании, мерная емкость размещена Едийственно, устройства на фигЛ и 2 обес- ЗО внутри сосуда, который выполнен герметичпечивают перераспределение воздушной и" ным, при "этом запорный клапан размещен жидкой сред между сосудами еоез одно . на наружной поверхности сбсуда, а мерная отверстйе в устройстве на фиг,З и 4 не-пред- емкость омывается жидкостью, 1756.") 22 1756922 !756922 ° CAW S 1756922 1755922 Составитель Р,Ужвий Техред М,Моргентал Корректор А.Ворович Редактор ИДербак Производственно-издательгжий комбинат "Патен-", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3090 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытилм при ГКНТ СССР l13035, Москва, >К-35, Раушскаа наб., 4/5
