PL171594B1 - Zestaw przyrządów pokazowych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego - Google Patents

Abstract

1. Zestaw przyrządów pokazowych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego, zaopatrzony w podstawę z bocznymi uchwytami połączoną osią pionową z poziomym stolikiem obrotowym, znamienny tym, że ma otwory (13) w obrotowym stoliku (12) do mocowania w nich śrubami (6) poziomej belki (4) będącej podstawą pionowego słupa (1) połączonego poprzez oś (3) z ruchomymi wahadłami stanowiącymi ramiona (7) zakończone obciążnikami (8), przy czym wierzchołek słupa (1) i zakończenia obciążników (8) mają przymocowane uchwyty (9) do przywiązywania do nich linek (10,11).

Description

Przedmiotem wynalazku jest zestaw przyrządów pokazowych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego, mający zastosowanie w pracowniach fizycznych.

W książce Tadeusza Dryńskiego pt. Doświadczenia pokazowe z fizyki, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1964 r., jest opisany przyrząd do pokazu akcji i reakcji w ruchu obrotowym, składający się z dwóch wahadeł Oberbecka ustawionych współosiowo na pionowych statywach i połączonych ze sobą za pomocą poziomej spirali sprężystej. Jedno z wahadeł podlega ręcznemu obracaniu i skręcaniu sprężyny, a drugie wahadło jest w tym czasie przytrzymywane. Zwolnienie jednoczesne dwóch wahadeł powoduje ich obracanie się w przeciwnych kierunkach. Natomiast do pokazu zachowania momentu pędu jest opisany przyrząd składający się przykładowo z rurki trzymanej w ręku oraz ze sznurka z doczepionym do jednego końca obciążnikiem a przeciwny koniec jest przewleczony przez rurkę. Poruszony obciążnik po torze kołowym zachowuje większą prędkość kątową i lini<^’wą przy stopniowo skracanej długości sznurka. Także pokaz tego zjawiska może być dokonany za pomocą innego przyrządu, opisanego przez Jaya Oreara w książce pt. Fizyka, tom 1, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1963 r. W podstawie jest umocowana na ułożyskowanej osi pionowej okrągła platforma pozioma, do której jest przymocowany poziomo stolik z środkiem leżącym na osi obrotu tej platformy. W celu dokonania pokazu, osoba staje na stoliku lub na nim siedzi trzymając w dłoniach hantle gimnastyczne. Przy obrocie stolika, z rękoma rozciągniętymi na boki, prędkość kątowa jest mniejsza od przypadku gdy ręce są przyciągnięte z hantlami do klatki piersiowej, powodując zmniejszenie momentu bezwładności osoby z hantlami w dłoniach.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że zestaw ma otwory w obrotowym stoliku służące do mocowania w nich śrubami belki poziomej będącej podstawą słupa pionowego połączonego poprzez oś z ruchomymi wahadłami stanowiącymi ramiona zakończone obciążnikami Wierzchołek słupa i zakończenia obciążników mają przymocowane uchwyty do przywiązywania do nich linek, z których jednajest krótsza a dodatkowa jest dłuższa.

171 594

Do otworów stolika może być też przymocowany inny przyrząd mający naprzeciwległe wzdłużne korytkowe równie pochyłe ze spadkiem dośrodkowym. Na torze korytkowym równi jest umieszczona kula ruchoma.

Poza tym, w miejsce tych przyrządów, do otworów stolika przykręca się cylindryczną pochyło ściętą równię korytkową. Na eliptycznym torze korytkowym tej równi jest umieszczona kula ruchoma.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, ze w miejsce dotychczasowych różnych przyrządów odrębnych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego, jest zastosowane według wynalazku wspólne urządzenie obrotowe składające się z podstawy i z umieszczonego na niej stolika obrotowego z rozmieszczonymi w nim otworami dającym możliwość przykręcania nowych różnych przyrządów pokazowych, przykładowo wahadłowego przyrządu do określania zależności prędkości kątowej od momentu bezwładności oraz do tego samego celu przyrządu z naprzeciwległymi korytkowymi równiami pochyłymi ze spadkiem dośrodkowym i z toczącą się kulą; także nowego przyrządu z cylindryczną, ukośnie ściętą korytkową równią pochyłą i z toczącą się kulą do określania oddziaływania układów zgodnie z trzecią zasadą dynamiki ruchu obrotowego.

Przedmiot wynalazku jest pokazany na rysunku w przykładach wykonania, na którym fig. 1 przedstawia stolik obrotowy z podstawą w przekroju pionowym, fig. 2 - stolik w widoku z góry, fig. 3 - słup bez wahadeł z podstawą w widoku z boku, fig. 4 - słup bez wahadeł z podstawą w widoku z góry, fig. 5 - stolik z podstawą z ze słupem z doczepionymi wahadłami uniesionymi do góry w widoku z boku, fig. 6 - stolik z elementami według fig. 5 z wahadłami rozłożonymi poziomo w widoku z boku, fig. 7 - stolik według fig. 5 z wahadłami opuszczonymi do dołu w widoku z boku, fig. 8 - stolik z podstawą i z zamocowanymi naprzeciwległymi korytkowymi równiami pochylnymi ku sobie w widoku z boku, fig. 9 - stolik według fig. 8 w widoku z góry, fig. 10 - stolik z podstawą i z zamocowaną cylindryczną korytkową równią pochyłą w widoku z boku, a fig. 11 - stolik według fig. 10 w widoku z góry.

Zestaw według wynalazku polega na następujących rozwiązaniach.

Przykład I, dotyczący przyrządu wahadłowego.

Przyrząd ten ma statyw składający się z pionowego słupa 1 z otworem poziomym 2 do umieszczania w nim osi 3 oraz z przymocowanej do niego od dołu poziomej belki 4 stanowiącej podstawę z podłużnymi szczelinami 5 do śrub 6. Na osi 3, po obu stronach słupa 1, są umieszczone ruchome wahadła składające się z ramion 7 zakończonych obciążnikami 8. Na wierzchołku słupa 1 i na końcach obciążników 8 są przymocowane przelotowe uchwyty 9 do przywiązywania do nich krótszej linki 10 i dłuższej linki 11. Belka 4 jest przymocowana za pomocą śrub 6 do poziomego obrotowego stolika 12 poprzez jego pionowe otwory 13. Stolik 12 jest połączony z pionową obrotową osią 14 umieszczoną w obudowie 15 górnego i dolnego łożyska 16 tocznego Całość jest przymocowana do poziomej podstawy 17 z bocznymi uchwytami 18, zaopatrzonej w śruby 19 do regulacji poziomu ustawionego przyrządu.

Działanie tego przyrządu polega na tym, że wahadła unosi się ręcznie do góry i podwiązuje poprzez uchwyty 9 obciążników 8 z takim samym uchwytem na wierzchołku słupa 1 za pomocą linki 11. Następnie stolik 12 wprawia się w ruch obrotowy z określoną prędkością kątową i przecina lub przepala linkę 10. Wskutek tego wahadła opadają do pozycji poziomej i utrzymują się na naprężonej lince 11, a prędkość kątowa zmalała na skutek wzrostu momentu bezwładności obracającego się układu. W dalszym ciągu w obracającym się układzie przecina lub przepala się linkę 11 i wówczas wahadła opadają do dołu a prędkość kątowa wzrasta na skutek zmniejszenia się momentu bezwładności obracającego się układu.

Przykład II, dotyczący przyrządu z naprzeciwległymi wzdłużnymi korytkowymi równiami pochyłymi.

Przyrząd ma do stolika 12 przymocowane, śrubami 6 poprzez wybrane otwory 13, naprzeciwległe wzdłużne korytkowe równie 20 pochyłe z dośrodkowym ku sobie spadkiem 21. Na torze korytkowym jest umieszczona ruchomo kula 22.

Działanie tego przyrządu polega na tym, że kulę 22 umieszczoną w górnej części równi 20 i podtrzymywaną korzystnie za pomocą nitki, po wprawieniu stolika 12 z równią 20

171 594 w ruch obrotowy z określoną prędkością kątową, zwalnia się kulę 22 poprzez przykładowo przepalenie tej nici. Kula 22 stacza się w dół równi 20, a prędkość kątowa układu rośnie na skutek zmniejszenia się momentu bezwładności tego układu. Następnie kula 22 wtacza się na przeciwległą równię, wskutek czego prędkość kątowa układu maleje ponieważ wzrasta jego moment bezwładności. Dalej procesy te powtarzają się jeszcze kilkakrotnie aż do ustania ruchów kuli 22 i stolika 12 wskutek sił tarcia.

Przykład III, dotyczący przyrządu z cylindryczną, ukośnie ściętą, korytkową równią pochylą.

Przyrząd ma do stolika 12 przymocowaną, śrubami 6 poprzez dowolne otwory 13, cylindryczną, pochyło ściętą, korytkową równię 23. Na pochyłym eliptycznym torze korytkowym równi 23 jest umieszczona ruchomo kula 22.

Działanie tego przyrządu polega na tym, że przy uruchomionym stoliku 12 kulę 22 umieszcza się na górnej części toru równi 23 i następnie zwalnia się ją do swobodnego stoczenia się do dołu. Wskutek tego następuje obrót stolika 12 w przeciwną stronę do ruchu kuli 22. Spowodowane jest to przez oddziaływanie staczającej się kuli na równię 23. Następnie kula 22 wtacza się na drugą połowę równi 23 powodując zmniejszenie się prędkości kątowej stolika 12 aż do jego zatrzymania się chwilowego. Dalej procesy te powtarzają się aż do całkowitego zatrzymania się obracającego się coraz to wolniej układu, spełniając tym samym trzecią zasadę dynamiki ruchu obrotowego.

171 594

171 594

Fig.10

Fig.11

171 594

Fig.8

Fig.9

171 594

Fig.7

171 594

FigA

171 594 /³

Fig.1

?//' j~ftv ί ' izN ''Ί'λ ' » i —Γ® Ί—(φ> /~υ°ι—®

W ο Ό__φ „β' ο

Γ ΐ

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zestaw przyrządów pokazowych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego, zaopatrzony w podstawę z bocznymi uchwytami połączoną osią pionową z poziomym stolikiem obrotowym, znamienny tym, ze ma otwory (13) w obrotowym stoliku (12) do mocowania w nich śrubami (6) poziomej belki (4) będącej podstawą pionowego słupa (1) połączonego poprzez oś (3) z ruchomymi wahadłami stanowiącymi ramiona (7) zakończone obciążnikami (8), przy czym wierzchołek słupa (1) i zakończenia obciążników (8) mają przymocowane uchwyty (9) do przywiązywania do nich linek (10,11)
2. 2 Zestaw prtawzprów ądówzpoych do dodviadc;wń z zyńrańki ruchu obrotoweoo, zegpatrzony w podstawę z bocznymi uchwytami połączoną osią pionową z poziomym stolikiem obrotowym, znamienny tym, ze ma naprzeciwległe wzdłużne korytkowe równie (20) pochyłe z dośrodkowym spadkiem (21) przymocowane do stolika (12) poprzez jego dowolne otwory (13), przy czym na torze korytkowym jest umieszczona ruchomo kula (22).
3. 3. Zestaw przyrządów pokazowych do doświadczeń z dynamiki ruchu obrotowego, zaopatrzony w podstawę z bocznymi uchwytami połączoną osią pionową z poziomym stolikiem obrotowym, znamienny tym, że ma cylmdryczną pochyło ściętą korytkową równię (23) przymocowaną do stolika (12) poprzez dowolne jego otwory (13), przy czym na eliptycznym torze korytkowym tej równi jest umieszczona ruchomo kula (22).