SI9700010A - Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja - Google Patents

Abstract

Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja ima na dveh vzporednih premicah nameščena niza (2, 3) enakomerno in v obeh nizih enako razmaknjenih fotouporov oziroma svetlečih diod. Tirnice (12), po katerih se giba telo (1),so nameščene vzporedno z nizoma (2, 3). Na telo (1) je pritrjen laser (11), ki v vsakem trenutku gibanja telesa (1) osvetli en ali dva sosednja svetlobno občutljiva elementa v nizu 2. Vsak fotoupor (2i) je v liniji sebi pripadajočih elementov priključen na prvi vhod logičnih IN-vrat, na katerih drugi vhod se vodijo pulzi ure in katerih izhod je preko logičnega flipflop elementa priključen na svetlečo diodo (3i). Priprava po izumu za demonstriranje časovnega poteka gibanja se odlikuje po tem, da posreduje vidno predstavitev odsekov poti, ki jih telo prepotuje v enakih časovnih presledkih, in s tem omogoči predstavo o tem, ali je gibanje v posameznih trenutkih enakomerno ali pospešeno.ŕ

Description

Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja

Predmet izuma je priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja oziroma bolj natančno za vidno predstavitev odsekov poti, ki jih telo prepotuje v enakih časovnih presledkih.

/

Izum je po mednarodni klasifikaciji patentov uvrščen v razred G 09B 23/06.

Tehnični problem, ki ga rešuje izum, je izdelati takšno pripravo za demonstriranje časovnega poteka gibanja, da se bodo na premici, ki je vzporedna trajektoriji gibajočega se telesa, označile točke, ki prednostno v preslikavi 1:1 ustrezajo točkam, v katerih se je gibajoče se telo nahajalo ob začetku gibanja in zatem po mnogokratnikih poljubno izbranega časovnega intervala.

Znane so priprave za demonstriranje časovnega poteka gibanja, pri katerih se za vsak trenutek v času poskusa beleži prepotovana pot. Pri tem se uporabi merilna priprava, kot je naprimer škripec, preko katerega je napeljana vrvica, s katero utež vleče gibajoče se telo, in katerega zasuk se detektira s pomočjo fotocelice (PASCO Scientific 1994, Physics Experiments and Computer Interfaces, Roseville. California 95678-9011, ZDA). Po drugi strani pa so znane demonstracijske priprave, ki s pomočjo dveh ali več svetlobnih zapornic zaznajo trenutke prehoda gibajočega se telesa mimo njih (glej prejšnjo referenco in Impromax Mesco učila, SI-23J2 Orehova vas). Pri vseh teh demonstracijskih pripravah se meri bodisi prepotovana pot v odvisnosti od časa potovanja bodisi čas, v katerem telo prepotuje vnaprej določeno pot. Za nazoren prikaz poteka gibanja pa je zaželjeno na trajen način zaznamovati točke, v katerih se je gibajoče se telo nahajalo v vnaprej izbranih trenutkih.

Navedeni tehnični problem je rešen s pripravo po izumu za demonstriranje časovnega poteka gibanja, ki je značilna po tem, da sta na dveh vzporednih premicah nameščena prvi in drugi niz enakomerno in v obeh nizih enako razmaknjenih svetlobno občutljivih elementov oziroma svetil in da so tirnice, po katerih se giba telo, nameščene vzporedno z omenjenima nizoma in da je na telo pritrjeno svetilo s kolimiranim svetlobnim snopom, ki v vsakem trenutku gibanja telesa osvetli en ali dva sosednja svetlobno občutljiva elementa in da je vsak svetlobno občutljiv element v liniji sebi pripadajočih elementov priključen na prvi vhod logičnih IN-vrat, na katerih drugi vhod se vodijo pulzi ure in katerih izhod je preko logičnega flipflop elementa priključen na svetilo.

Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja je nadalje značilna po tem, da je predvidena tipka, ki je povezana z enim izmed vhodov omenjenega logičnega flipflop elementa, za resetiranje priprave pred izvedbo naslednje demonstracije in da se ura sproži v trenutku, ko se telo začne gibati, in da se da nastaviti dolžina časovnega presledka med dvema urinima pulzoma.

Na pripravi za demonstriranje časovnega poteka gibanja je prednostno ob nizu svetil nameščen merilni trak, katerega izhodišče leži ob prvem svetilu v nizu. V pripravi za demonstriranje časovnega poteka gibanja je svetilo s kolimiranim snopom prednostno laser in so svetlobno občutljivi elementi prednostno fotoupori in so svetila v drugem nizu prednostno svetleče diode.

Priprava po izumu za demonstriranje časovnega poteka gibanja se odlikuje po tem, da posreduje vidno predstavitev odsekov poti, ki jih telo prepotuje v enakih časovnih presledkih, in s tem omogoči predstavo o tem, ali je gibanje v posameznih trenutkih enakomerno ali pospešeno.

Izum bo v nadaljnjem podrobno obrazložen na osnovi opisa izvedbenega primera ter pripadajočega načrta, ki prikazuje na sl.l pripravo po izumu za demonstriranje časovnega poteka gibanja in na sl.2 linijo vezja, ki pripada i-temu svetlobno občutljivemu elementu.

V pripravi po izumu za demonstriranje časovnega poteka gibanja sta vzdolž dveh vzporednih premic prikazovalne plošče 5 nameščena niza 2 in 3, ki obstojata iz N svetlobno občutljivih elementov 21, ..., 2i, ..., 2N, ki so prednostno fotoupori, oziroma N svetil 31,..., 3i,..., 3N, ki so prednostno svetleče diode (sl. 1). Razdalja med sosednjima svetlobno občutljivima elementoma je stalna vzdolž niza 2, isto velja za razdaljo med sosednjima svetiloma v nizu 3, prednostno pa je sta ti razdalji enaki za oba niza 2, 3. V opisanem izvedbenem primeru imajo tako fotoupori kot tudi svetleče diode premer 5 mm, elementi v vsakem od obeh nizov pa so nameščeni tako, da se dotikajo drug drugega.

Telo 1 je izvedeno kot voziček, ki se giblje po tirnicah 12. Le-te so nameščene vzporedno z nizoma 2 in 3. Na telo 1 je pritrjeno svetilo 11 s kolimiranim svetlobnim snopom, ki je usmerjen pravokotno na prikazovalno ploščo 5 in ki v vsakem trenutku gibanja telesa 1 osvetli en ali delno dva sosednja svetlobno občutljiva elementa 21,..., 2i,..., 2N. Premer svetlobnega snopa v ravnini prikazovalne plošče 5 je 2 mm. Svetilo lije prednostno laser.

Vsakemu svetlobno občutljivemu elementu 2i in pripada linija i elementov vezja (sl. 2), celotno vezje priprave po izumu pa je sestavljeno iz N takih linij. Svetlobno občutljivi element 2i je priključen na prvi vhod logičnih IN-vrat Lli, na katerih drugi vhod se vodijo pulzi T ure (ni prikazana). Na izhod IN-vrat Lli je preko logičnega tlipflop elementa L2i, na katerega drugi vhod se dovede resetirni signal R z resetirne tipke (ni prikazana), priključeno svetilo 3i v nizu 3 .

Ura se sproži v trenutku, ko se telo 1 začne premikati. Dolžina časovnega intervala med dvema pulzoma T ure je nastavljiva. Na pripravi po izumu je predvidena tipka za resetiranje priprave pred izvedbo demonstracije, pri čemer se predvsem ugasnejo od predhodne demonstracije prižgana svetila v nizu 3.

Ob nizu 3 svetil je nameščen merilni trak 4. Njegovo izhodišče leži ob prvem svetilu 31 v nizu 3 in je usmerjeno v smeri gibanja telesa 1 med poskusom (puščica 13).

Prikazovalna plošča 5 je lahko na hrbtni strani opremljena z magnetom. Priprava po izumu se zato lahko pritrdi na tablo. Pri tem se lahko izbere nagib tirnic 12, kakršnega se želi za izvedbo poskusa, naprimer navpične tirnice 12 za poskuse s prostim padom.

Iz opisa i-te linije vezja, pripadajoče posameznemu svetlobno občutljivemu elementu 2i in tudi svetilu 3i, je razvidno, da se svetilo 3i prižge, če ura odda pulz T, ko svetlobni snop gibajočega se svetila 11 osvetljuje prav svetlobno občutljivi element 3i. Drugače povedano: v enakomernih časovnih presledkih prihajajoči pulz T prižge tisto svetilo 3i oziroma odpre tista logična IN-vrata Lli, na katerih drugi vhod je priključen svetlobno občutljivi element 2i, ki ga v tistem trenutku osvetljuje svetilo 11 z gibajočega se telesa 1. Svetila v nizu 3, ki so se prižgala med poskusom, ostanejo prižgana, dokler se ne opravi resetiranje s pomočjo signala R.

V opisanem izvedbenem primeru je absolutna napaka izmerka trenutne pozicije telesa 1 očitno enaka ± 2,5 mm in absolutna napaka pri izmerjeni dolžini odseka prepotovane poti ± 5,0 mm. Ker je značilna dolžina odsekov enaka okoli 250 mm, je relativna napaka pri izmerjenemu odseku prepotovane poti okoli ± 2%, kar je sprejemljivo za demonstracijske namene.

Za

EXCEL DIDACTIC izdelava učil dipl. inž. fizike Djordje Atanackov s.p.:

^RNA, d.o.o. OPOVA 14

Claims (6)

1. Patentni zahtevki

   1. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja, označena s tem, da sta na dveh vzporednih premicah nameščena niza (2, 3) enakomerno in v obeh nizih enako razmaknjenih svetlobno občutljivih elementov (21, 2i, ..., 2N) oziroma svetil (31,3i,..., 3N), da so tirnice (12), po katerih se giba telo (1), nameščene vzporedno z nizoma (2, 3), da je na telo (1) pritrjeno svetilo (11) s kolimiranim svetlobnim snopom, ki v vsakem trenutku gibanja telesa (1) osvetli en ali dva sosednja svetlobno občutljiva elementa (21,..., 2i,..., 2N), in da je vsak svetlobno občutljiv element (2i) v liniji (i) sebi pripadajočih elementov priključen na prvi vhod logičnih IN-vrat (Lli), na katerih drugi vhod se vodijo pulzi (T) ure in katerih izhod je preko logičnega flipflop elementa (L2i) priključen na svetilo (3i).
2. 2. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja po zahtevku 1, označena s tem, da je predvidena tipka, povezana z enim izmed vhodov logičnega flipflop elementa (L2i), za resetiranje priprave pred izvedbo demonstracije, da se ura sproži v trenutku, ko se telo (1) začne gibati, in da je nastavljiva dolžina časovnega intervala med dvema urinima pulzoma.
3. 3. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja po zahtevku 2, označena s tem, da je ob nizu (3) svetil nameščen merilni trak (4), katerega izhodišče leži ob prvem svetilu (31) v nizu (3).
4. 4. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja po zahtevku 2 ali 3. označena s tem, da je svetilo (11) s kolimiranim snopom laser.
5. 5. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja po enem izmed zahtevkov od 2 do 4, označena s tem, da so svetlobno občutljivi elementi (21,..., 2ί,..., 2N) fotoupori.
6. 6. Priprava za demonstriranje časovnega poteka gibanja po enem izmed za htevkov od 2 do 5, označena s tem, da so svetila (31,..., 3i,..., 3N) v nizu (3) svetleče diode.