2 Opublikowano dnia 21 wrzesnia 1961 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 44905 KI. 42 n, 11/01 Stefan Wielunski Lublin, Polska Przyrzad do demonstrowania i badania dzialania .sil odsrodkowych i Coriolisa w ukladach wirujacych Patent trwa od dnia 6 sierpnia 1960 r.Rozwój nauk technicznych i biologicznych wymaga od studentów tych dyscyplin coraz wiekszej i gruntowniejszej znajomosci fizyki.Tak np. zrozumienie zjawisk zachodzacych w ukladach nieinercjonalnych, które nabieraja obecnie duzego znaczenia, sprawia wiele trud¬ nosci nawet studentom fizyki. Powodem tych trudnosci jest miedzy innymi to, . ze w wy¬ kladzie dla zilustrowania rzadzacych tu praw ma miejsce odwolywanie sie nie do bezposred¬ niego eksperymentu, lecz tylko do wyobrazni i przykladów z zycia, co ma juz znacznie mniejsza sile wyjasniajaca. Wprawdzie przy obecnych srodkach technicznych mozna wpro¬ wadzic audytorium do ukladu wirujacego za pomoca telewizji lub stroboskopu, jednak te metody maja wiele wad. Metoda ^stroboskopowa nadaje sie tylko do ukladów o duzych pred¬ kosciach katowych, w których przyspieszenie dosrodkowe przekracza 4000 m/sek2 i do zja¬ wisk ciaglych w czasie lub periodycznych ale odbywajacych sie z czestoscia wieksza od 16 na/sek, a nie nadaje sie zupelnie do obser¬ wowania zjawisk przebiegajacych jednorazowo, jak np. rzut kuli.Metoda telewizyjna nie ma tych wad, jest jednak kosztowna i daje obraz plaski. Obie metody posiadaja skomplikowana i ciezka apa¬ rature, a obraz otrzymuje sie posrednio w wa¬ runkach zaciemnienia sali, co z punktu widze¬ nia dydaktyki mechaniki jest wysoce niepo¬ zadane. Przyrzady oparte na powyzszych me¬ todach utrudniaja nie tylko demonstracje ale i naukowe badania, szczególnie z zakresu za¬ chowania sie organizmów zywych w ukladach wirujacych.Przyrzad wedlug wynalazku nie posiada wy¬ zej wymienionych wad, daje obraz trójwymia¬ rowy w rzeczywistych kolorach przy normal¬ nym dziennym oswietleniu. Mozna uzyskiwac na nim sily odsrodkowe, zmieniajace sie w spo¬ sób ciagly od zera do dowolnej wielkosci orazbadac zjawiska o jednorazowym przebiegu ^periodycznym i ciaglym; Zasade jego dziala- -nia &w$yy£nia £IZT l." Wirujacy obiekt 1 obser¬ wuje sie za pomoca plaskiego zwierciadla dwustronnego 2 wirujacego w tej samej osi z dwa razy mniejsza predkoscia katowa. W ten sposób obserwator patrzac w obracajace sie zwierciadlo widzi nieruchomy urojony obraz ruchomego przedmiotu 1.Budowa wirownicy przedstawiona jest sche¬ matycznie w przekroju pionowym na fig. 2 i w widoku z góry na fig. 3. Jako uklad wiru¬ jacy podano przykladowo pozioma okragla tarcze 4, majaca wspólna os geometryczna z lustrem 2, tak jak mala i duza wskazówka zegarka. Os tarczy 5 jest zewnetrzna os lustra 6 zas wewnetrzna. Obie osie sa napedzane za pomoca dowolnych napedów dzialajacych na kola 7 i 8, z tym ze stosunek obrotów tarczy do lustra wynosi 2:1. Na tarczy 4 lub na obra¬ cajacym sie ramieniu umieszczony jest bez¬ posrednio lub w kabinie •obserwowany obiekt.Obszar widocznosci obrazu zalezy od stosun¬ ku szerokosci zwierciadla do srednicy okregu, po którym porusza sie obserwowany obiekt, jak to ilustruje fig. 4.Przesuniecie obrazu w jedna lub druga stro¬ ne osiagnac mozna przez ^ chwilowe zaklócenie stosunku obrotów zwierciadla^ do tarczy, np. przez przesuniecie pasa napedowego po lekko stozkowym kole. Jak dlugo stosunek obrotów zwierciadla i obserwowanego obiektu jest inny niz 2 :1 obraz wedruje w jedna lub druga stro¬ ne.Najlepsze wyniki obserwacji otrzymuje sie przy oswietleniu obiektu swiatlem rozproszo¬ nym lub skupionym i umieszczonym dokladnie nad osia obrotu tarczy i zwierciadla. Unika sie w ten sposób wedrówki swiatla i cieni na obiekcie. Podobne wyniki mozna osiagnac przy oswietleniu obiektu na tej samej drodze jak sie go obserwuje, to jest przez rzucanie reflek¬ torem wiazki swiatla na obracajace sie zwier¬ ciadlo. Ten sposób jest szczególnie korzystny, gdy badanym obiektem sa zwierzeta, ponie¬ waz zródlo swiatla jest wtedy dla nich nie¬ ruchome, wobec czego nie zachodzi zjawisko plasania oczu. Obserwator ma przy tym obiekt oswietlony stale z tej samej strony.Potrzeba wizualnych demonstracji zjawisk zachodzacych w ukladach nieinercjonalnych i to nie tylko w celach dydaktycznych ale i badawczych ostatnio wzrosla w zwiazku z rozwojem badan nad wplywem wielkich przeciazen na organizmy zywe. Wirownica we¬ dlug wynalazku moze byc dowolnie malej wielkosci, dzieki czemu wystepujace w niej sily Coriolisa moga byc miliony razy wieksze od wystepujacych na ziemi. Moze to byc szczególnie pozyteczne przy badaniu zjawisk, które moga zachodzic w pojazdach kosmicz¬ nych.Do istniejacych juz aparatów, które sluza do badania zjawisk, zachodzacych w ukladach wirujacych, np. do badania reakcji organizmu ludzkiego na dzialanie sil odsrodkowych i Coriolisa, mozna dostosowac lustra wedlug wynalazku, co pozwoli na ulatwienie i uprosz^ czenie obserwacji. PL