SU1045249A1 - Учебный прибор по физике - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к учебным пособи м по физике и может быть использоваио Kd лекци х, .чабораторных и практических зан ти х по физике дл  нагл дной демонстрации Ipyiuie обучаемых закона сох|)ан НИН энергии. Наиболее близким к предла|-аемому  вл етс  учебный нрнбор но физике, содержащий шаровой груз, горизонтальное основание с приспособлением дл  фиксировани  точки падени  И1арового груза, закрепленнуюч на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части, г риспособление дл  удержани  шарового груза в отверстии и толкатель груза |1. Недостатками известного прибора  вл ютс  его узкий диапазон использовани  н невозможность демонстрации упругой деформации тел, Цель изобретени  - расширение дидактических возможностей и гговышение нагл дности путем обеспечени  демонстрации упруги деформации тел. Поставленна  цель достигаетс  тем, чтс учебный прибор по физике, содержащий ш-аровой груз, горизонтальное основание с приспособлением дл  фиксировани  точки падени  шарового груза, закрепленную на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части, приспособление дл  жами  щарового груза в отверстии и толкатель груза, имеет горизонтально скрепленный на вертикальной стойке желоб, один из торцов которого совпадает с нижней кром,кой отверсти  и дополнительные щаровые грузь, изготовленные из материалов с различными коэффициентами упругости, прк этом приспособление дл  удержагш  шарового груза в отверстии выполнено в виде упругих пластин, установленных в отверстии . . Причем толкатель груза выполнен в виде кронштейна, один конец которого подпружинен и н арнирно св зан с ве)тикальной стойкой, а на другом конце закреплено кольцо с установленным в нем дополнительным шаровым грузом таким образом, что при вертикальном положении кронштейна центры кольца и отверсти  наход тс  на одной горизонтальной оси. На чертеже изображен учеб| ый прибор,. общий вид. Учебный прибор имеет горизонтальное основание 1 с приспособлением 2- дл  фиксировани  точки падени  шарового груза 3, закрепленную на основании вертикальную стойку 4 с отверстием 5 в верхней части, приспособление 6 дл  удержани  шарового груза 3 в отверстии 5, выполненгюе в виде упругих пластин, установленных в отверстии 5, горизонтально закрепленны.й на вертиккальной стойке 4 желоб 7, один из терцев которого совпадает с нижней кромкой отверсти  5, дополнительные.шаровые грузы 8, изгoтoвлe rныe из материалов с различными коэффициентами упругости, толкатель 9 , вынолненный в виде кронн/тейн И), о, конец которого поджат пружиной 1 1 и.парнирко св зан с вертикальной стойкой 4, а на другом конце закреплено кольцо 12 с установленн1,1м в нем донолнительным niaровь м . грузом 13 таки.м образом, что при вертикальном положении кронн1тейна .10центры кольца 8 и 12 и отверсти  5 наход т-, с  на одной горизонтальной оси. Прибор работает стедующйм образом. Перед демонстрацией взвешивают.шаро-. вой груз 13, измер ют высоту жесткости пружины 1 и коэффициент упругости шаровых грузов 8, устанавливают на желобе 7 шаровые грузы 8, при этом один из грузов должен быть установ-оен между пластина .ми отверсти  5 стойки 2. В первом опыте на желоб 7 устанавливайт грузь с одинаковым коэффициентом упругости, поворачивают кронштейн 10 на угол vf , равный. 90°, и отпускают. Шаровой груз 13, укрепленный в кольце 2, удар ет по крайнему шарово.му грузу на желоб.Происходит центральный удар и превращ ние потенциальной энергии шарового груза 13,приобретенной за счет сжати , пружины 11, в кинетическую энергию, а затем в потенциальную энергию упругой деформации соудар ющихс  шаровых грузов. В результате этого шаровой груз, наход щийс  в отверстии 5, приобретает кинетическую энергию. С момента выхо7ia крайнего щарового груза из отверсти  5 он совершает равномерное движение по горизонтали со скоростью Vo и свободное падение (по вертикали) без начальной скорости , но с ускорением, равным g. Шаровой груз падает на основание 1 и место его падени  фиксируетс  с помощью линий 2 и копировальной бумаги, положенной на основание 1. При повороте кронштейна 10 из вертикального положени  в горизонтальное на угол 90° шаровой груз 13 обладает потенциальной энергией , где К - коэффициент жесткости пружины; у- угол закручивани  пружины, а его кинематическа  энерги  Е в этом положении равна нулю. После отпускани  кронштейна 10 пружина 11 раскручиваетс  и переводит кронштейн с щаровым грузом 3 в вертикальное положение . При этом шаровой груз 13 приобретает кинематическую энергию Е| и расходует потенциальную энергию Еп РН, где Р - вес шарового груза 13; Н - высота центра отверсти  5 над основанием 1. Остаток потенциальной энергии щароуза дЕ„ -5.1 . рн. По закону вого груза Ki,pbi.mi% ;от: охранени  энергии куда . На основании закона сохранени  энергии и закона сохранени  импульса при упругом уларе неподвижных грузов с одинаковой ми.чой шаровой груз- 13 полностью переЬает свою скорость шаровому грузу, установленному в отверстии 5. С учетом упругости материала шаров скорость, с которой шаровой груз 31 вылетает нз отверсти  5 равна V| VE , где Е - коэффициент упру ,гости материала, из которого изготовлены грузы.

Кинетическа  энерги  шарового груза равна .   врем  падени  шароёого груза t--|-- 4i- Рго горизонтальное

дереМещент I (по йесту падени ), адрё-

дел ем скорост ь V-«5pf у -() , отсюда Sa- - - Гри этом Ец должна быть равна лЕц. Следовательно, с учетом полудачного ранее значени  имеен

н.:лп()

4Н -2

1.ш 11тОпределив среЛнее значение t (vtHftrd кратно проделав оаыт), убеждаютс  в равенстве частей выражени  (1).

Замен   один из шаровых грузов . 8, расположенных на желобе, гларбвым грузом, изготовленным из материала с другим коэффициентом упругости, получае.м jipyroe значение Е и убеждаемс  в справедливости демонстрируемого закона по равен гтву 1. .

Использование новой конструкции лред; л гаемого устройства обеспечивает повыше ние Нагл дности демонстрации закона сохранени  энергии и позвол ет дополнительно

демонстрировать  вление упругой деформации тел, что расшир ет дидактические возможности , повышает нагл дность обучени .

Claims (2)

1. УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ, содержащий шаровой груз, горизонтальное основание с приспособлением для фиксирования точки падения шарового груза, закрепленную на основании вертикальную стойку с отверстием в верхней части, приспособление для удержания шарового груза в отверстии и толкатель груза, отличающийся тем, что, с целью расшире ния дидактических возможностей и повышения наглядности путем обеспечения демон страции упругой деформации тел, он имеет горизонтально закрепленный на вертикальной стойке желоб, один из торцов которого совпадает с нижней кромкой отверстия, и дополнительные шаровые грузы, изготовленные из материалов с различными коэффициентами упругости, при этом приспособление для удержания шарового груза в отверстии выполнено в виде упругих пластин, установленных в отверстии.

2. Прибор по π. I, отличающийся тем, что толкатель груза выполнен в виде кронштейна, один конец которого подпружинен и шарнирно связан с вертикальной стойкой, а на другом конце закреплено кольцо с установленным в нем дополнительным шаровым грузом таким образом, что при вертикальном ' положении кронштейна центры кольца и отверстия находятся на одной горизонтальной оси.

с.

>

1 ()45249