Демонстрационная модель кристалла

 

Изобретение предназначено для моделирования кристаллов различной формы и может быть, в частности, использовано в системе обучения в качестве наглядного пособия Модель исходного куба выполнена из плотного листового материала, например картона Грани куба разделены линиями связи на субграни, которые благодаря эластичности линий связи могут изменять положение в пространстве друг относительно друга, что придает модели свойство пластической деформации Получение фигур кристаллов различной формы обеспечивается нажатием на определенные линии связи и/или точки пересечения между ними, в результате чего исходная модель преобразуется в ту или иную требуемую форму 4зп ф-лы, 11 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патептам и товарттьтм знакам (21) 4705612/12 (22) 06.04.89 (46) 15.1293 Бюл. Na 45-46 (71) Ассоциация "Космонавтика — Человечеству" (72) Чепижный К.И. (73) Ассоциация "Космонавтика — Человечеству" (54) ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КРИСТАЛЛА (57) Изобретение предназначено для моделирования кристаллов различной формы и может быть. в частности, использовано в системе обучения в качестве наглядного пособия. Модель исходного ку(i>) RU (1ц 2004935 С1 (>) ба выполнена из плотного листового материала. например картона. Грани куба разделены линиями связи на субграни, которые благодаря эластичности линий связи могут изменять положение в пространстве друг относительно друга, что придает модели свойство пластической деформации. Получение фигур кристаллов различной формы обеспечивается нажатием на определенные линии связи и/или точки пересечения между ними, в результате чего исходная модель преобразуется в ту или иную требуемую форму. 4 зп. ф-лы, 11 ил.

2004935

Изобретение относится к наглядным пособиям, преимущественно в кристаллографии, и может быть использовано для моделирования блочного строения и процессов пластической и упругой деформации квазисимметричных кристаллов различной формы.

Целью изобретения является придание свойств пластической деформации модели для получения различных по форме фигур кристаллов, а также повышение эстетического изображения и получение возможности описания рекуррентных фигур, На фиг,1 представлена модель исходного гомологического куба; на фиг.2 — 11 — примеры, иллюстрирующие получение различных видов моделей кристаллов, Получение модели исходного куба (фиг.1) осуществляется следующим образом.

Исходным материалом является тонкий плотный лист картона, пластмассы или тому подобного материала, на котором размечают развертку (условно не показана) модели куба. На гранях развертки куба для получения различного вида фигур выполняют ли-Hw связи, которые делят грани куба на субграни, после чего развертку вырезают.

На фиг.1 на грани 1-3-5-7 линии 1-3, 2-6, 2-8, 3-7, 4-2, 4-8. 4-6, 6-8 представляют собой линии связи между соответствующими субгранями со связанными с ними субблоками (субкубами), если рассматривать модель в объемном изображении (фиг.3). Так, напри мер, линия связи 2-6 является линией между субгранями 2-6-7-1 и 2-6-5-3, линия 2-8 является линией связи между субгранями 2-8-1 и 2-13-8, линия 1-9 является линией связи между субгрвнями 1-9-8 и 1-9-2. Линии связи типа 1-3, 3-5, 5-7 и 7-1 являются одновременно ребрами фигуры. Количество субграней определяется законом бесконечности размножения граней. Закономерность (закон) размножения субграней в квазисимметричном кубе геометрически строго показана на фиг,6. Исходная модель куба на фиг,1 содержит восемь субблоков (субкубов). Для обеспечения подвижности граней и субграней друг относительно друга листовой материал многократно перегибают по линиям связи и ребрам граней, которые также являются линиями связи, в обе стороны, получая при этом эластичное (гибкое) соединение между субгранями. В других вариантах выполнения в качестве линий связи между гранями и субгранями можно использовать вставки иэ эластичного материала (плотной ткани, резиновой ленты и

10 т,д,) или петлевые соединения (варианты выполнения условно не показаны) или тому подобные соединения. После образования соединений развертку собирают в куб. соединяя грани склеиванием или при помощи вышеописанных средств. На исходной модели куба (фиг.1) цифрами 1, 3, 5, 7 обозначены вершины куба, в которые выходят тройные оси гомологии, Цифрами 2, 4, 6, 8 обозначены точки, в которые выходят оси гомологии второго порядка. Цифрами 9, 10, 11, 12 обозначены точки выхода осей гомологии четвертого порядка субграней (субблоков), Цифрой 13 обозначена центральная точка, в которой выходит четвертая ось гомологии куба, Следует отметить, что в гомологическом

2р (квазисимметричном) кубе все оси гомологии и ребра являются линиями связи.

Получение различных фигур обеспечивается деформацией исходной модели куба, для чего в простейшем варианте достаточно

25 легкого нажатия пальцами на определенные линии связи и/или точки пересечения между ними, После приложения усилия исходная модель преобразуется в ту или иную требуемую фигуру, При построении моделей, из эстетических соображений, а также для того, чтобы ввести число (меру), длину ребер (линий связи) субграней фигур принимают равной од35 ному из чисел Фибоначчи, представленных рядом;О, 1,1,2,3,5,8, 13,21 ит.д. В этом случае совокупность субграней, вынесенных из грани при моделировании какой-либо фигуры кристалла, может быть описана

40 на основе рекуррентных рядов, так как их размеры закономерно связаны с размерами исходного куба, В связи с тем, что с рядом чисел Фибоначчи связано бесконечное число рекуррентных рядом, появляется воз45 можность описания бесконечно большого количества фигур (кристаллов), Кроме того, при выполнении субблоков с указанным соотношением ребер, осуществляется наиболее естественная их укладка в совокупную

50 структуру с минимальными "зазорами" между блоков, Пример 1. На фиг.2 показана модель кваэисимметричного куба со "ступеньками роста" (перекрытиями), выделенными черными точками.

Пример 2, На фиг.3 представлена модель квазисимметричного куба с двойными плоскостями, описывающими разбиение куба на субблоки и связанные с ними су6 рани.

2004935 (56) Проспект нКристаллографические модели". Л,; 1975, с.22-23.

Формула изобретения многогранника разделены на субграни лик ниями связи, обеспечивающими возможДРМЦНСТРАЦИДННАД МОДУЛ 55кность изменениЯ положениЯ сУбгРаней одКРИСТАЛЛА, выполненная в виде полого на относительно другой в пространстве. многогранника из картона или тому подо- 2, Модель по п.1. отличающаяся тем, бного материала, отличающаяся тем, что, с что линии связи выполнены в виде сгибов целью придания. свойств пластической де- материала граней. формации модели для получения различ- 3, Модель по п.1. отличающаяся тем, ных по форме фигур кристаллов, грани что линии связи выполнены в виде закрепПример 3. На фиг.4 приведена модель двойного квазисимметричного куба Томпсона, полученная после деформации модели на фиг.1. Для этого достаточно легкого нажатия пальцами в четырех точках типа точек 2 и 6, лежащих в плоскости, проходящей через точки 2-6 и центр куба.

Пример 4. На фиг.5 показана модель квазисимметричного звездчатого октаэдра. полученная путем сжатия куба (фиг.1) по шести осям гомологии второго порядка.

Пример 5. На фиг 6 представлена схема размножения линий связи между субгранями квазисимметричного куба (фиг.1). В ряде случаев требуется получить более полную картину о деталях и закономерностях строения кристалла (модели) при заданной деформации. В этих случаях производят

"размножение" линий на гранях фигуры.

Каждую линию можно продолжить. в обе стороны или провести параллельные линии до получения равномерного разбиения граней куба. Из фиг,6 следует, что шестиугольник, обозначенный на фиг,7 цифрами 1-2-3-4-5-6, вращаясь, превращается во все меньший шестиугольник, причем вершина 1 исходного шестиугольника, двигаясь по полигональной cllирали, последовательно (фиг.6) занимает позиции 1, 1, 1 и т,д. Это позво1 III ля ет вы разить спиральное строение грани куба (фиг.8). Такие полигональные спирали, организованные на основе линий (спирали), наносятся на всех гранях куба. При наблюдении со стороны осей гомологии четвертого порядка спирали читаются как четырехзаходные, со стороны тройной оси— как трехзаходные, со стороны двойных осей — как двухзаходные. На фиг.7 размер ребер субграней (субкубов) принят равным 2 см. В этом случае совокупность субграней, вынесенных из грани, показанной на фиг.б, и представленных на фиг.9, может быть описана на основе рекуррентных рядов, так как их размеры закономерно связаны с размерами исходного куба со сторонами субграней (субкубов), равными 2 см.

П р» м е р 6. На фиг.10 представлена исходная модель гомологического (квазисимметричного) кристалла тригонального облика, построенного на основе трех шестиугольников типа, показанного на фиг.7. На модели линии 1-4, 2-5, 3-6, 6-2, 5-3 являются линиями связи. Все точки пересечения линий являются точками кручения. Для того, чтобы придать кристаллу способность к де, формации кручения, следует всем трем граням (шестиугольникам) придать степени свободы, разрешаемые линиями 6-2, 5-3, 25, 3-6. Модель подвергают деформации кручения таким образом, чтобы три точки, типа точки, обозначенной буквой нО", слились в одну точку (образование точки-точек). На фиг.11 приведен результат кручения модели (фиг.f0) по аналогии вращения винта в левую сторону. Как видно из фиг.11, после кручения исходная модель преобразова20 лась в две скрученные бипирамиды. Эта модель демонстрирует механизм кручения, например, природных кристаллов кварца, Как видно из модели, такое кручение осуществляется через октаэдр с ребрами типа ребер 6-2 и 2-3. При построении моделей кристаллов других форм грани куба и их субграни могут подвергаться однородным деформациям растяжения, сжатия. сдвига.

На основе таких граней могут быть построены кристаллы любых других форм, Подвергая, например, квазисимметричный куб однородным деформациям сжатия, его можно преобразовать в квазисимметричный

35 тетраэдр — простейшую из мыслимых замкнутых фигур.

Создание модели с универсальными свойствами пластической деформации обеспечило возможность демонстрации од40 ной исходной моделью множества видов деформаций кристаллов (сдвиги, сжатие, кручение, растяжение и т.д.) и повысило наглядность построения и форм демонстриру45 емых кристаллов.

2004935 ленных на прилегающих одна к другои субг анях вставок из эластичного материала,, например, синтетического, р езинового, тканевидного.

4, Модель по п.1, отличающаяся тем, что линии связи выполнены д в ви е петлевых соединений, например, по типу "рояльных петель

5. Модель по п.1, отличающаяся тем, что ребра субграней выполнены с длиной, равной одному из чисел Фибоначчи, пред5 ставленных рядом: 0,1, 1, 2, 3, 5,,13,21и т.д, 2004935

2004935 составитель У.Чепижный

Редактор В.Трубченко Техред M.Ìîðråíòàë Корректор С. Лисина

Заказ 3397

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

11 035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101

Демонстрационная модель кристалла Демонстрационная модель кристалла Демонстрационная модель кристалла Демонстрационная модель кристалла Демонстрационная модель кристалла Демонстрационная модель кристалла 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к кардиологии

Изобретение относится к физике твердого тела и может быть использовано при .изученииструктуры поликристаллов

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано при изучении курсов физики твердого тела, кристаллографии и других в высших учебных заведениях

Изобретение относится к микробиологии и может быть использовано во фтизиатрической микробиологии для моделирования туберкулезного процесса

Изобретение относится к медицине , а именно к учебно-наглядным пособиям , в частности по медицинской и биологической физике, и может быть использовано, например, .для демрнстрации таксиса и активного захвата при фагоцитозе

Изобретение относится к медицине, в частности к проблеме совершенствования профилактики и лечения чумы и может быть использовано для выбора наиболее эффективных антибактериальных, вакцинных препаратов и средств пассивной антитоксической иммунотерапии этой инфекции

Подвеска // 2391885

Изобретение относится к области биохимии, в частности к способу изменения иммуномодулирующих свойств липополисахаридов чумного микроба в условиях in vitro, который включает получение препаратов липополисахаридов (ЛПС) и «мышиного» токсина (МТ) Yersinia pestis с последующим образованием их комплекса ЛПС-МТ

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, а также к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения кристаллических веществ, а именно, к модели кристаллической структуры вещества. Модель содержит объемные элементы в виде тел вращения, имитирующие частицы (атомы или ионы) моделируемой кристаллической структуры, с соблюдением относительного расположения этих элементов, соответствующего относительному расположению частиц моделируемой структуры. Указанные элементы размещены на нескольких установленных параллельно друг другу плоских прозрачных пластинах постоянной толщины. Каждый элемент представляет собой тело вращения вокруг оси, нормальной к поверхности пластины, и имеет часть, расположенную по одну сторону срединной плоскости пластины, и симметричную ей часть, расположенную по другую сторону этой плоскости. При этом, по меньшей мере, на одной из пластин размещены элементы, имитирующие частицы, расположенные в одной и той же кристаллографической плоскости кристаллической решетки моделируемой структуры, а количество пластин и размещенных на них элементов таково, что совокупность последних имитирует хотя бы одну элементарную ячейку моделируемой структуры. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления и точности отображения взаимного расположения частиц моделируемой структуры. 11 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, а также к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения кристаллических веществ, а именно к модели кристаллической структуры вещества. Модель содержит объемные элементы в виде тел вращения, имитирующие частицы (атомы или ионы) моделируемой кристаллической структуры, с соблюдением относительного расположения этих элементов, соответствующего относительному расположению частиц моделируемой структуры. Указанные элементы размещены на нескольких установленных параллельно друг другу плоских прозрачных пластинах. Каждый из них имеет две части в виде шаровых сегментов, выделенных из шаров разных радиусов, расположенные по разные стороны плоской прозрачной пластины и касающиеся ее своей плоской поверхностью, причем оба этих шаровых сегмента имеют общий центр, находящийся в срединной плоскости указанной пластины. При этом, по меньшей мере, на одной из пластин размещены элементы, имитирующие частицы, расположенные в одной и той же кристаллографической плоскости кристаллической решетки моделируемой структуры, а количество пластин и размещенных на них элементов таково, что совокупность последних имитирует по меньшей мере одну элементарную ячейку моделируемой структуры. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности изготовления и точности отображения взаимного расположения частиц моделируемой структуры. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям для интерактивного обучения и научно-технических работ с помощью моделирования внутри атомных структур и внутриатомных процессов. Конструктор состоит из двух наборов электронного и ядерного. Набор, предназначенный для физического представления, энергетических уровней в электронных оболочках атома содержит, по крайней мере, 120 легковесных шариков, на экваторе которых обозначен электрон в виде кольца со стрелкой, указывающей направления вращения, делящего шарик на полусферы, окрашенные как стержневой магнит. Шарики имеют отверстия для крепления на пересекающихся направляющих осях трех стендов. Стенды вращаются в горизонтальной плоскости на подставках, имитируя вращение атома. Второй ядерный набор конструктора моделей содержит, по крайней мере, три стенда с двумя и тремя направляющими осями. Первый стенд состоит из трех направляющих осей, взаимно пересекающихся посередине под прямым углом в одной точке. Второй стенд состоит из двух направляющих осей, взаимно пересекающихся посередине в одной точке, вертикальная ось прямая, а горизонтальная ось имеет S-образную форму. Третий вилочный стенд состоит из двух вертикальных параллельных осей, симметрично вращающихся вокруг вертикальной общей оси вращения на горизонтальной подставке. Все шарики, изображающие протоны и нейтроны, располагаются в модели ядра на стенде так, чтобы суммарный ядерный спин и четность соответствовали экспериментальным данным ядерной физики. Техническим результатом изобретения является моделирование пространственной взаимосвязи электронов, протонов и нейтронов в атоме. 50 ил.

Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, а также к научным приборам, предназначенным для визуализации пространственного строения кристаллических веществ. Набор в любом из трех вариантов содержит основание 1, одну или более предназначенных для установки на нем стоек 2, комплект предназначенных для расположения на стойках плоских прозрачных пластин 3, имитирующих кристаллографические плоскости, разделительные шайбы 4 для размещения на стойках между пластинами 3 и множество элементов 5 для имитирования атомов или ионов. Элемент 5 содержит пару одинаковых по размеру шаровых сегментов, по меньшей мере один из которых содержит магнит, а другой - тоже магнит или магнитно-мягкий материал. Набор по первому варианту содержит также шаблоны 10 с разметкой, переносимой с помощью фломастера на пластины для последующей установки сегментов элементов 5, по второму варианту - прозрачные трафареты 20 с отверстиями для установки сегментов элементов 5 после наложения трафаретов на пластины 3, по третьему варианту - прозрачные транспаранты 30 с разметкой, аналогичной разметке шаблонов, накладываемые на пластины перед установкой сегментов элементов 5. Особенностью набора является то, что все пластины 3 одинаковы и не имеют отверстий, кроме отверстий для стоек, а также наличие шаблонов, трафаретов и транспарантов и указанное выполнение элементов 5. Достигаемый технический результат - обеспечение простоты и удобства пользования набором и легкой трансформируемости моделей, а также расширение совокупности кристаллических структур, модели которых могут быть получены при использовании набора, без увеличения количества и видов прозрачных пластин. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 ил.
Наверх