RU36251U1 - Игрушка-маятник - Google Patents

Description

Игрушка-маятник

Предлагаемое устройство относится к области создания игрушек, а так же средств научно-технического досуга и может быть использовано как наглядное пособие при демонстрации в наглядной форме законов электродинамики, в частности, движения, возникающего за счёт взаимодействия магнитных полей.

Аналогичная игрушка-качели по авторскому свидетельству СССР №282986 класс МКИ А63Н 13/16 от 17.01.66г. содержит неподвижное основание, внутри которого размещён ждущий генератор с индуктивной катушкой, стойку, нижний конец которой закреплён на основании, а верхний конец соединён с верхним концом тяги, к нижнему концу которой подвешен груз, внутри которого размещён постоянный магнит, что совпадает с существенными признаками предлагаемого устройства. Причём в аналоге стойка выполнена П-образной формы, её перекладина имеет вид оси, к которой с помощью жёстких тяг подвешен груз-люлька качелей.

Недостаток данного аналога состоит в малой занимательности из-за строгой регулярности движения и его минимального количества степеней свободы.

Близким к предлагаемому является игрушка-маятник по патенту США №4.728.871 класс 318/130, содержащая основание, внутри которого размещён ждущий генератор с индуктивной нагрузкой, стойку, нижний конец которой закреплён на основании, а верхний конец соединён с верхним концом тяги, к нижнему концу которой подвешен груз, внутри которого размещён постоянный магнит. Тяга выполнена в виде жёсткого стержня, а ось намагниченности постоянного магнита параллельна стержню.

Недостаток игрушки-маятника состоит в том, что количество степеней свободы движения груза так же ограничено.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной мрд,ез :является игрушка-маятник по свидетельству на полезную модель России №10105 класс 13/16 от 16.06.99г., выбранная в качестве прототипа.

Принцип работы прототипа поясняется фиг. 1, где использованы следующие обозначения составных элементов:

1-основание;

2-ждущий генератор с индуктивной нагрузкой;

3-стойка;

А 63 Н 13/18

Игрушка-маятник, содержащая основание 1, внутри которого размещён ждущий генератор с индуктивной нагрузкой 2, стойку 3, нижний конец которой прикреплён на основании 1, а верхний конец соединён с верхним концом тяги 4, к нижнему концу которой подвешен груз 5, внутри которого размещён постоянный магнит 6. Причём тяга 4 выполнена с возможностью закручивания вокруг своей оси. Кроме того, ось намагниченности постоянного магнита 6 перпендикулярна отрезку, соединяющему центр масс груза 5 и точку его подвеса.

Итак, пусть груз 5 с магнитом 6, подвешенный тягой 4 к стойке 3, закреплённой на основании 1, выведен из положения равновесия и колеблется. При прохождении магнита 6 над ждущим генератором с индуктивной нагрузкой 2 в последнем за счёт ЭДС индукции наводится импульс и которым запускается ждущий генератор 2, формирующий в катушке однократный импульс, полярность которого такова, чтобы наведённое магнитное поле увеличило скорость движения груза 5 с магнитом 6. Таким образом осуществляется подкачка энергии в систему, что делает колебания груза 5 незатухающими.

Поскольку ось магнита 6 горизонтальна и полюса разнесены по разные стороны от оси вращения фуза 5, то сила взаимодействия любого из полюсов магнита 6 с магнитным полем импульса, сформированного ждущим генератором с индуктивной нагрузкой 2, сообщает грузу 5, кроме линейного ускорения, и момент вращения, закручивая тягу 4.

При этом энергия закручивания накапливается до некоторого предельного значения, после чего груз 5 начинает вращаться в другую сторону, тяга 4 раскручивается и процесс протекает в другую сторону, после чего циклически повторяется. При этом траектория маятника груза 5 и магнита 6 имеет псевдослучайный характер из-за наложения большого числа факторов, задаюших движение.

Следует отметить, что раскручивание/закручивание нити сопровождается опусканием/подниманием груза 5 вследствие изменения длины тяги 4. При этом сила магнитного взаимодействия магнита 6 с индуктивной катушкой 2 циклически изменяется. При этом фаза движения груза 5, при которой тяга 4 сильно закрученная укорачивается и подкачка энергии в систему уменьшается. Это позволяет грузу 5 быстрее перейти в фазу раскручивания тяги 4, что облегчает режим её работы.

Недостаток прототипа состоит в том, что, несмотря на увеличение количества степеней свободы они не могут быть использованы одновременно. Кроме этого в прототипе практически не используется энергия закрутки тяги.

Недостатки прототипа устрапяются в предлагаемой игрушкемаятнике представленной на фиг.2, где использованы следующие обозначения составных элементов:

1-основание;

2-ждущий генератор с индуктивной нагрузкой;

3-стойка;

4-тяга;

5-груз;

6-постоянный магнит;

7-нить;

8-груз.

Список фигур чертежей

Фиг. 1. Чертёж игрушки-маятника (прототипа)

Фиг.2. Чертёж предлагаемой игрушки-маятника

Принцип действия ждущего генератора с индуктивной нагрузкой 2 и магнита 6 аналогичен прототипу. Существенным отличием предлагаемой игрушки-маятника является крепление к тяге 4,по крайней мере, одной нити 7, на другом конце которой возможно крепление груза 8.

На другом конце нити 7 возможно крепление магнита 8 или размыкателя магнитной или размыкателя электрической цепи 8.

Часть нити 7 в свободном состоянии тяги 4 может быть закручена вокруг тяги 4.

При креплении на тяги нескольких нитей, по крайней мере, одна нить при свободном состоянии тяги может быть закручена вокруг тяги.

Покажем, что именно благодаря существенным отличием предлагаемой игрушки обеспечивается требуемые технический и зрелищный результаты.

Действительно, возможность скручивания нити 7 вокруг тяги 4 позволяет разнообразить как движение груза 6, так и закручивающейся вокруг его нити 7 или нити с грузом 8. Объясняется это следующим. Так как нить 7 или нить 7 с грузом 8 имеет массу, то на её действует инерционные силы. Следовательно, фазы закручивания и раскручивания грузов 6 и 8 могут не совпадать по времени. Возможные фазы, когда груз 6 и груз 8 вращаются в разных направлениях одновременно.

Если же на другом конце нити 7 подвешен магнит 8 или размыкатель магнитной цепи 8 или размыкатель электрической цепи 8 расширяются технические и зрелищные возможности предлагаемой игрушки-маятника, так как в этом случае возможно включение в работу вторичных электрических, магнитных и гравитационных цепей.

Зрелищный эффект усиливается, если часть нити 7 в свободном состоянии тяги 4 закручивается вокруг тяги 4, а при креплении на тяге 4 нескольких нитей 7, по крайней мере, одна нить 7 в свободном состоянии тяги 4 закручивается вокруг тяги 4.

Таким образом, показано, что совокупность существенных отличий предлагаемой игрушки-маятника обеспечивает получение требуемого технического результата.

Автор/Кошкин A.M./

Claims (7)

1. Игрушка-маятник, содержащая основание, внутри которого размещен ждущий генератор с индуктивной нагрузкой, стойку, нижний конец которой закреплен на основании, а верхний конец соединен с верхним концом тяги, позволяющий тяге закручиваться вокруг своей оси, к нижнему концу тяги подвешен груз, внутри которого размещен постоянный магнит, отличающаяся тем, что к тяге прикреплена, по крайней мере, одна нить, закручивающаяся или раскручивающаяся при вращении тяги.

2. Игрушка-маятник по п.1, отличающаяся тем, что на другом конце нити подвешен груз.

3. Игрушка-маятник по п.1, отличающаяся тем, что на другом конце нити подвешен магнит.

4. Игрушка-маятник по п.1, отличающаяся тем, что на другом конце нити подвешен размыкатель магнитной цепи.

5. Игрушка-маятник по п.1, отличающаяся тем, что на другом конце нити подвешен размыкатель электрической цепи.

6. Игрушка-маятник по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что часть нити в свободном состоянии тяги закручена вокруг тяги.

7. Игрушка-маятник по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что при креплении на тяге нескольких нитей, по крайней мере, одна нить в свободном состоянии тяги закручена вокруг тяги.