Учебный прибор для демонстрации вращения земли

 

Использование изобретение относится к демонстрационным приборам по физике. Сущность изобретения: новым в устройстве является то, что оно содержит платформу, соединенную с верхним основанием подшипниками качения, которая кинематически или электрически связана с устройством для регистрации углового вращения платформы относительно верхнего основания и к которой подшипниковыми опорами прикреплен жесткий подвес маятника. По круговому лимбу замечают угол поворота стрелки, связанной с зубчатым венцом, соединенным с опорой маятника. По этому углу судят об отклонении маятника от плоскости колебаний. Переставляя груз по подвесу, изменяют параметры эксперимента . 4 ил.

союз соВетских социАлисти IEcKMx

РЕСПУБЛИК (я) G 09 В 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

IR4tll938-я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " r @-rs;;g; н

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882811/12 (22) 16.11.90 (46) 30.08.92. Бюл. ¹ 32 (75) Н.Н. Беккауер (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1001154, кл. G 09 В 23/06, 1981. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ВРАЩЕНИЯ ЗЕМЛИ (57) Использование: изобретение относится к демонстрационным приборам по физике.

Сущность изобретения: новым в устройстве является то, что оно содержит платформу, соединенную с верхним основанием подk

Изобретение относится к демонстрационным приборам по физике.

Известны приборы для показа на лекциях вращение Земли (маятник Фуко). Недостатком этих приборов является то, что отклонение подвесов маятников делается заметным спустя 5-10 мин после начала опыта.

Наиболее близким по цели и совокупности технических признаков к предлагаемому техническому решению является устройство, предназначенное для демонстрации вращения Земли. включающее маятник, подвес, астроном ческий объектив.

Отклонив маятник от положения равновесия и отпустив его. наблюдают хорошо визуально разрешимое смещение каждого колебания нити подвеса маятника. Для демонстрации опыта достаточно одного колебания маятника туда и обратно.

Недостатком этого устройства является то, что вследствие использования в приборе большой длины подвеса маятника (10 м) и.,. Ж„„1758663 А1 шипниками качения, которая кинематически или электрически связана с устройством для регистрации углового вращения платформы относительно верхнего основания и к которой подшипниковыми опорами прикреплен жесткий подвес маятника. По круговому лимбу замечают угол поворота стрелки, связанной с зубчатым венцом, соединенным с опорой маятника, По этому углу судят ocеотклонении маятника от плоскости колебаний. Переставляя груз по подвесу, изменяют параметры эксперимента. 4 ил. необходимого большого расстояния от точки подвеса маятника до точки регистрации его колебания (45 м) в стране практически отсутствуют учебные помещения, позволяющие демонстрировать этот опыт.

Цель изобретения — устранение указанного недостатка, а также расширение демонстрационных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор для демонстрации вращения Земли, содержащий маятник, подвес, астрономический объектив, имеет жесткий подвес, один конец которого подшипниковыми опорами прикреплен к платформе, размещенной в верхнем основании штатива и соединенной с основанием подшипниками качения, которая кинематически, электрически или оптически соединена с устройством для регистрации углового вращения платформы относительно верхнего основания штатива. при этом чечевица маятника закреплена на подвесе с возможностью перемещени по подвесу.

1758663

Сопоставительный анализ известных устройств с предложенным прибором показал, что предложенное устройство в литературе не описано, имеет небольшие размеры, что позволяет показывать опыт в любых помещениях. Наличие возможности изменения положения чечевицы маятника на подвесе позволяет демонстрировать независимость скорости вращения платформы or частоты колебания маятника, что служит подтверждением закона сохранения количества движения и является расширением демонстрационных возможностей прибора.

На фиг. 1-3 изображен прибор в трех проекциях: на фиг. 4 — разрез А-А на фиг. 3.

Верхнее 1 и нижнее 2 основания штатива соединены четырьмя стойками 3. В верхнем основании 1 в подшипниках 4 качения размещена платформа 5, на которую насажена зубчатая шестерня 6, кинематически связанная с зубчатым редуктором 7, выходной вал 8 которого имеет указатель 9 вращения. Рядом с указателем 9 вращения закреплена шкала 10. Верхний жесткий подвес 11 маятника 12 подшипниками 13 качения соединен с платформой 5. Чечевица маятника 12 имеет возможность перемещения по подвесу 11 и стопорится винтом

14. На нижнем основании 2 размещен уровень 15, юстировка которого производится винтами 16.

Прибор работает следующим образом.

Отьюстировав винтами 16 уровень 15, отклоняют подвес 11 маятника 12 от положения равновесия и отпускают его. Качаясь, маятник 12 стремится сохранить плоскость своего колебания. Вследствие вращения

Земли возникает вращающий момент, который через жесткий подвес 11 маятника 12 передается платформе 5 с закрепленной на ней зубчатой шестерней 6, кинематически связанной с зубчатым редуктором 7. Небольшое угловое вращение платформы 5 усиливается редуктором 7, выходной вал 8 которого с закрепленным на нем указателем Q вращения демонстрирует это вращение относительно шкалы 10. Изменяя высоту расположения чечевицы маятника

12 на подвесе 11, показывают, что скорость перемещения указателя 9 вращения относительно шкалы 10 под действием постоянного вращающего момента не зависит от частоты колебания маятника 12. Необходимое передаточное число редуктора 7 зависит or массы чечевицы маятника 12, жесткости используемого подвеса 11, качества изготовления зубчатой передачи шестерен редуктора 7. Все перечисленные параметры подбираются опытным путем. В

45 этой модификации прибора функцию устройства для регистрации углового вращения платформы 5 относительно верхнего основания штатива 1 выполняют редуктор

7 с шестерней 6, указатель 9 вращения и шкала 10, Предлагаемый прибор можно использовать и в лабораторных работах по физике, В этом случае вместо редуктора 7 с шестерней

6 используются проволочное или пленочное сопротивление 17 со щеткой 18, закрепленные на платформе 5 и верхнем основании 1 соответственно, или же индукционные датчики 19 угла поворота, элементы которых прикрепляются к платформе 5 и основанию

1, Для усиления сигналов, снимаемых с сопротивления или индукционного датчика, используется усилитель напряжения постоянного тока типа У5 — 10. Все электрические схемы измерений, необходимые для снятия сигналов с используемых датчиков, не отличаются от общепринятых для каждого конкретного случая. Кроме того, к основанию 1 и платформе 5 крепятся шкалы 10 с нониусами. В предлагаемом приборе для фиксации углового вращения платформы 5 относительно основания 1 вместо электрических элементов можно использовать микроскоп

20 с обьектмикрометром 21, которые êðåпятся к основанию 1 и платформе 5. На чертеже изображена кинематическая связь платформы 5 с устройством для регистрации ее вращения относительно основания 1.

На двух других чертежах изображена электрическая связь платформы 5 с устройством для регистрации ее вращения относительно основания 1. На чертеже изображена также оптическая связь платформы 5 с устройством для регистрации ее вращения относительно основания 1.

Проведенные испытания прибора показали следующие преимущества по сравнению с прототипом: наличие возможности использования прибора для определения вращения Земли в учебных аудиториях; уменьшение времени на показ опыта; расширение демонстрационных возможностей.

Формула изобретения

Учебный прибор для демонстрации вращения Земли, содержащий закрепленный верхним концом подвеса в подшипниковой опоре маятник и средство для регистрации отклонения маятника от плоскости колебаний, о т л и ч à ю шийся тем, что. с целью упрощения конструкции и демонстрационных воэможностей, средство регистрации отклонений состоит из связанной с подшипниковой опорой платформы с зубчатым венФиг 4

Составитель Н. Беккауер

Редактор А. Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Заказ 3002 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 цом, установленной в подшипнике качения, имеющей зубчатый венец, и связанной с ней через зубчатую передачу. стрелочного указателя угла поворота опоры, расположенного на пластине с круговой шкалой, при этом подвес выполнен жестким. à руз установлен на нем с возможноr. гью перестановки на заданное расстояние от опоры.