FI97496B - Havaintoväline - Google Patents

Description

97496

HAVAINTOVÄLINE

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 mukaiseen havaintovälineeseen, jonka avulla voidaan havainnollisesti esittää taso- ja avaruusgeometrian kuviot, suhteet, leikkaukset ym. ja myös fysikaalisia ominaisuuksia, kuten valon kulkua.

Havaintovälineinä tunnetaan erillisiä esineitä, jotka kuvaavat palloa, kuutiota, pyramidia, kartiota, tasokuvioita jne. Lisäksi tunnetaan em. kaltaisia esineitä palapelityyppisiin osiin jaettuina sommittelu- ja kokoamistehtäviä varten.

Edelleen tunnetaan halkaistava pallo, sen sisään sijoitettu pienempi halkaistava pallo jne.

Tunnetuilla yksittäisillä havaintoesineillä ei saavuteta kuitenkaan kovin monipuolista lopputulosta eivätkä ne anna riittävää kuvaa kuvioiden ja muotojen riippuvuuksista ja suhteista .

Keksinnön mukaisella havaintovälineellä saavutetaan yllättävä parannus aiempiin ratkaisuihin nähden. Keksinnölle on tunnusmerkillistä se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksinnön avulla voidaan havainnollistaa kolmiulotteisesti useita pallon, ympyrän, kuution, kolmion jne välisiä riippuvuuksia. Sisäkkäisten pallokuorien avulla havainnollistetaan kuvioiden sarjaluontoisuus, samoin kuorien keskinäiset liikkeet toistensa suhteen. Läpinäkyvää materiaalia osissa käyttämällä saadaan lisää mm. fysikaalisia ilmiöitä, kuten valon etenemistä, tarkasteltua. Usean erillisen irrallisen kuoriosan ansiosta välinettä voidaan tarkastella osittain purettunakin, jonka johdosta tarkastelu voidaan helposti ulottaa useampaan kuorikerrokseen samanaikaisesti. Havaintoväline on saatettavissa myös kolmiulotteiseksi kuvaksi tietokoneen kuvaruudulta tarkasteltavaksi, jolloin siitä voidaan poistaa ja siihen lisätä haluttuja osia.

97496 2

Seuraavassa keksintöä selitetään viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa

Kuvio 1 esittää havaintovälinettä sivulta.

Kuvio 2 esittää havaintovälinettä sivulta osittain purettuna. Kuvio 3 esittää pallokalottiosaa eri suunnista.

Kuvio 4 esittää kolmiomaista pallokuoren osaa eri suunnista.

Kuviossa 1 on keksinnön mukainen havaintoväline, joka on ulkomuodoltaan pallo. Pallopinta muodostuu kahdesta erilaisesta osasta la ja 2a. Osan la ulkomuoto on pallokalotti ja sen kehä on siten ympyrä ja osan 2a ulkomuoto on kolmio, jonka sivut ovat samanmuotoiset ja sisäänpäin kaarevat. Pallon säde on Ra. Osan la kehäraja näkyy ulospäin ympyränä, jonka säde on Ra/V2. Kuvio 1 on kuvattu sivulta juuri pallokalotin la suunnasta, jolloin havaitaan, että koko pallopinta muodostuu kuudesta pallokalotista la ja kahdeksasta kolmiomaisesta osasta 2a. Kun valitaan tällainen jako ja osat, on siitä seurauksena kuvion 1 mukainen pallo ulkoapäin nähtynä. Osat la ja 2a ovat purettavissa.

Kuvio 2 esittää palloa, mistä on purettu osia la ja 2a pois, niin että seuraava pallokuori b on tullut esille. Pallokuoren b säde on Rb, joka on Ra/^2. Toisin sanoen sisemmän pallon säde on sama kuin edellisen pallopinnan kalottiympyrän säde. Tällä valinnalla pallokuoren a paksuudeksi tulee Ra - Ra/^2. Pallokuori b muodostuu jälleen osista Ib ja 2b. Pallokalotin Ib kalottiympyrän kehän halkaisija on sama kuin pallon a säde Ra. Tämä on lisäksi vielä sama kuin pallokuoren c halkaisija. Sisäkkäisten pallojen a,b,c,d...jne. säteet saadaan edellisestä jakamalla se Ϋ2 :11a. Peräkkäisten säteiden erotus on luonnollisesti aina kuoren paksuus. Jokainen pallokuori voi vapaasti pyöriä edellisen sisällä ja irrallisia rakenneosia voi poistaa. Kuviossa on katkoviivoin näytetty jalusta 3, joka tukee välinettä.

Kuviossa 3 on kolmesta eri suunnasta esitetty kalottiosa Ib.

Sen kehäympyrän säde on Ra/2 = Rc. Sen kehäympyrään on sijoitettu neliö, jonka sivun pituus on Rb, joka on myös pallokalotin ib kaarevuussäde. Neliöstä lähtee katkaistu pyramidi

II

3 97496 kohti kaarevuussäteen keskipistettä. Pyramidi on katkaistu kaarevuussäteen keskipisteestä lähtevällä säteellä Rc piirretyllä pallopinnalla. Pallokuori muodostuu tällä tavoin pallo-kalotin kohdalla.

Kuviossa 4 on kolmiomainen pallopinnan osa 2b, jota käytetään samalla kuorella b kuvion 3 osan kanssa. Osa 2b käsittää ta-sasivuisen kolmion, jonka sivun mitta on Rb ja joka asettuu välineessä kalottiosan Ib neliön sivua Rb vasten. Kuviossa 4A on osa 2b kovera puoli ylöspäin. Koveran osuuden kaarevuussä-de on Rc. Kolmion kärjistä lähtee katkaistu kartio kuvion C mukaisesti, jonka kartion katkaisee kaarevuussäde Rc. Kuviossa 4B on osa 2b kupera puoli ylöspäin. Kuviossa näkyvät viistot sivupinnat ovat pallokalotin Ib segmenttien vastinpintoja. Kuviossa 4C osa on päästä katsottuna, jolloin kaarevuussäteet Rb ja Rc määrittävät osan paksuuden pallokuoressa.

Kaikki osat 1 keskenään ja 2 keskenään ovat samanmuotoisia ja kuorelta toiselta siirryttäessä niiden kokosuhde on f2. Osien geometriset ominaisuudet ovat matemaattisesti johdettavissa, kun ensin on tehty yllättävä valinta pallokuoren muodostamiseksi kuudesta toisiaan sivuavasta kalottikuoresta, joiden kehäympyrän säde on pallon säde R/j^2, niiden välissä olevista kahdeksasta kolmiomaisesta kuoresta ja määritelty kuoren paksuudeksi R - R/Y2.

Havaintoväline on edullista tehdä läpinäkyvästä aineesta, mahdollisesti hyvin valoa läpäisevästä, jotta voidaan tutkia valon taittumista ja heijastuksia. Myös osat voivat olla mag-netoituja jollain kuorella, pysyäkseen paremmin pallona. Kolmiulotteisena välineenä kappale on erinomainen väline avaruus-geometrian tarkasteluun kuorien ollessa paikallaan tai niitä pyöritettäessä eri asentoihin toisiinsa nähden. Eri kuorien välille on käytännössä tehtävä pienehkö välys, jotta kuoret voivat pyöriä keskenään ja että uloimmankin kuoren osaset liittyvät tarkasti toisiinsa.

Välineen ydinosa voi olla johonkin tilavuuteen asti avoin pallo, jolloin siihen on sijoitettu valonlähde, joka valaisee 4 97496 ulospäin läpinäkyvien kuoriosien läpi taittuen ja heijastuen. Kuoriosien ollessa eri värisiä myös väriyhdistelmiä voidaan tarkastella.

Muillakin tavoin pallokuori jakamalla saadaan yllättäviä rakenteita esiin, kuten pyöreän kalotin sijasta jakamalla pinta esim. viisi-, kuusi- tai useampikulmaisiin kalotteihin tai niiden yhdistelmiin ja määrittämällä kunkin sisäkkäisen kuoren paksuus monikulmiosta saatavien suureiden avulla.

Tietokoneen ja siihen liitetyn monitorin avulla voidaan suorittaa havaintovälineen tarkastelua kuvaruudulta, käyttämällä 3-ulotteista ohjelmaa välineen esittämiseksi eri suunnista ja täydellisenä tai osittain koottuna versiona ja myös siten, että sisempien kuorien muotoviivat näkyvät.

Keksinnön monet muunnokset ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten määrittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

* · r I!

Claims (6)

97496

1. Kolmiulotteinen havaintoväline tai tietokoneella kolmiulotteisena kuvana esitettävä vastaava väline matemaattisten, fysikaalisten ym. kuvioiden, mittojen tai ominaisuuksien tarkastelemiseen, joka käsittää useita sisäkkäisiä pallokuoria (a,b, c,..), jotka ovat erillisinä lisättävissä tai poistettavissa tunnettu siitä, että jokainen pallokuori (a,b,c,..) muodostuu kuudesta toisiaan sivuavasta pallokalotista (1) ja kahdeksasta kalottien (1) välissä sijaitsevasta kolmiomaisesta pallopinnan osasta (2), jotka kaikki (1),(2) ovat erillisiä osia ja joiden muodostaman kuoriosan paksuus on R - R/f2.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen havaintoväline tunnettu siitä, että sisäkkäisten kuoripallojen ulkohalkaisijoiden suhde (Ra:Rb),(Rb:Rc),.. on Y2.

3. Patenttivaatimuksen l ja 2 mukainen havaintoväline tunnettu siitä, että pallokalotin (1) ja kolmiomaisen osan (2) lii-tosrajana on pallokalotin (l) kalottiympyrän sisään sijoitetun neliön sivu.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen havaintoväline tunnettu siitä, että kuoriosa (1),(2) on läpinäkyvästä materiaalista.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen havaintoväline tunnettu siitä, että kuoriosa (1),(2) on magneti-soituvaa materiaalia.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen havaintoväline tunnettu siitä, että jokainen kuoriosa (a,b,c..) on vapaasti pyörivä edellisen sisällä. 97496