SU1124370A1 - Учебна установка по физике - Google Patents

Abstract

УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ содержаща  корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направл ющими, расположенные на них одно за другим тела , выполненные в виде подвижных кареток , стыковочно-пусковое устройство имеющее пневмопривод,сообщающийс  с полостью газостатических направ л ющих, силовой аккумулирующий элемент , размещенный меткду обращенньми один к другому торцами кареток, на. ..одном из которых установлен шток, а на противоположном - пусковой рычаг. 50 одно плечо которого имеет выступ, а другое св зано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек шток и двуплечий рычаг, смонтированньй на свободном торце каретки, несущей шток, отличающа с  тем, что, с целью расширени  диапазона решаемых задач при демонстрации закона сохранени  импульса, первого закона Ньютона и закона неупругого соударени  тел, она имеет дополнительное стыковочное устройство, состо щее из установленного на второй стойке двуплечего рычага и штока, установленного на свободном торце второй каретки, и установленный на (Л каретке, несущей пусковой рычаг, золотниковый переключатель, св занный с пневмоприводом, имеющий подпружиненньй золотник с буртиком, и двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет выступ, расположенный под буртиком , а другое плечо св зано с пусковым рычагом, при этом каждый шток имеет подпружиненный стопор. #7 Фиг.т

Description

Изобретение относитс  к учебнолабораторному оборудованию и может быть использовано в учебном процессе

Известна учебна  установка по физике , содержаща  корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направл ющими, расположенные на них одно за Д1ругим тела, вьтолненные в вида подвижных кареток, стыковочно-пусковое устройство , имеющее пневмопривод, сообщающийс  с полостью газостатических , направл ющих, силовой айкумулирующий элемент, размещенный между обращенными один к другому торцами кареток, на одном из которых установлен шток, а на противоположном пусковой рычаг, одно плечо которого имеет выступ, а другое плечо св зано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек штоКа двуплечий рычаг , смонтированный на свободном торце каретки, несущей шТок ij.

Недостатком такой установки  вл етс  ограниченные возможности демонстрации на ней закона сохранени  импульса , первого закона Ньютона и закона неупругого соударени  тел.

Цель изобретени  - расширение диапазона решаемых задач при демонстрации закона сохранени  импульса, первого закона Ньютона и закона неупругого соударени  тел.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что учебна  установка по физике , содержаща  корпус со стойками и смонтированными на нем полыми га .зостатическими направл ющими, расположенные на них одно за другим тела, вьтолненные в вцде подвижных кареток, стыковочйо-пусковое устройство, имеющее пневмоприйод, сообщающийс  с П(ОЛостью газостати ческих направл ющих, силовой аккумулирующий элемент, размещенный Meaf ду обращенными один к другому торца ми кареток, на одном нз которых установлен шток, а на противоположном - пусковой рычаг, одно плечо которого имеет выступ, а другое плечо св зано с пневмоприводом, к стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек штока и двуплечий рычаг, смонтированный на свободном торце каретки, несущей шток, имеет дополнительное стыковочное устройство, состо щее из установ лонного па второй стойке двуплечего

рычага и штока, установленного на свободном конце второй каретки, и установленный на каретке, несущей пусковой рычаг, золотниковый переJ ключатель, св занный с пневмоприводом , имеющий подпружиненньй золотник с буртиком и двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет Е1ыступ, расположенный под буртиком, а другое O плечо .св зано с пусковым рычагом,

при этом каждый шток имеет подпружи-. ненный стопор,

На фиг.1 изображена предлагаема  учебна  установка по физике, общий вид на фиг.2 - вид А на фиг. на фиг.З - подвижные каретки|, на фиг.4разрез Б-Б на фиг.З на фиг.З разрез В-В на фиг.З.

Учебна  установка по физике содержит установленные в корпусе 1 газостатически .е направл ющие 2, сообщающиес  с источником сжатого воздуха (не показан), на которых установлены два тела в виде подвижных кареток 3 и 4 с Опорными злем;ентами 5 и 6.

На каретке 4 закреплена опора 7, с которой св зано стыковочно-пусковое устройство, содержащее силовой аккумулирующий элемент в виде упругого элемента 8 сжати  из листовой стали. Внутри упругого элемента 8 установлен буферный ограничитель 9. Аккумулирующий элемент 8 свободной стороной контактирует с торцевым упо 10, закрепленным на каретке 3. Шток 11 подвижно установлен на торце каретки 4 посредством направл ющей втулки 12, зак реш1енной на опоре 7 и снабжен измерительными элементами дл  задани  параметров движени  кареток 3 и 4, выполненными в виде визира 13, размещенного на конце щтока 11, и расположенных на выступе 14 опоры 7 щкалы 15 дл  задани  силы деформации аккумулирующего элемента 8 и.шкалы 16 дли регистрации скорости каретбк 3 и 4. В направл ющей втулке 12 щарнирно установлен своим нижним выступом стопор 17, в отверстии которого с зазором расположен подпружиненный шток 11, Стопор . 17 под действием пружины 18 устанавливаетс  с перекосом и заклинивает шток 11.

Свободный конец штока 11 имеет два конических выступа 19 и 20 и расположен с зазором в отверсти  21 упора iO, на котором шатжирно 31 установлен пусковой рычаг 22, одно плечо которого выполнено с выступом 23, контактирующим с коническим выступом 19 штока 11. Положение штока 11 регулируетс  вручную и фиксируетс  винтом 24, Исходное положение штока 11, когда аккумулирующий элемент 8 контактирует с торцевым упором 10 при его нулевой деформации, соответствует положению визира 13 напротив нулевых делений шкал 15 и 16, Второе плечо 25 пускового рычага 22 кинематически св зано с толкателем 26 установленного на каретке 3 пневмопривода 27 стыковочно-пускового устройства, сообщающегос  с полостью газостатических направл ющих2 с помощью трубопроводов 28 и 29 через золотниковый переключатель имеющий корпус 30, золотник 31, на конце «оторого имеетс  буртик 32 и пружину 33. Qa каретке 3 закреплен двуплечий рычаг 34, одно плечо 35 которого установлено с возможностью контакта с плечом 25 пускового рычага 22, а второе плечо 36 имеет выступ, контактирующий с буртиком 32. .На конца падростатических направл ющих 2 установлены стойки 37 и 38. Кроме того, установка имеет стыковочное устройство, состо щее из упора 39 с двуплечим рычагом 40 и пружиной 41, установленных на свобо ном торце каретки 4, и подпружиненного штока 42, аккумулирующего элемента 43, подпру шненного стопора 4 которые закреплены на стойке 37. Установка имеет также дополнительное стыковочное устройство, состо щее из установленного на второй стойке 38 аккумулирующего элемента 45, упора 46 с двуплечим рычагом 47 и установленных на свободном торце каретки 3 подпружиненного штока 48 с одним коническим выступом и стопо ра 49, а также измерительных элементов , выполненных аналогично соот ветствующим элементам на каретке 4. В комплект установки может быть включена треть  каретка- (не изображена ), аналогична  каретке 4 со все ми элементами, закрепленными на ней На третьей каретке упругий элемент сжати  с ограничителем может быть установлен на.упоре 39. На входе в газостатические направл ющие 2 уста новлен распределительный клапан 50 0 Учебна  установка дл  демонстрации законов движени  теп прзвол ет демонстрировать первый и третий законы Ньютона, упругое и неупругое соударение тел, а также закон cdXpaнени  импульса. Дл  демонстрации первого и третьего законов Ньютона и закона сохранени  импульса каретки 3 и 4 соответственно стыкуют со стойками 37 и 38 или между собой. Затем дистанционно с помощью распределительного клапана 50 расстыковывают каретку 3 со стойкой 38 или каретки 3 и 4 между собой, в результате чего каретки 3 и 4 достигают устан рвленных на концах Йаправл нмцих 2 стоек 37 и 38 и стыкуютс  с ними при демонстрации первого и третьего законов Ньютона или отталкиваютс  от аккумулирующих элементов и повторно стыкуютс  между собой при демонстрации закона сохранени  импульса. В случае, когда каретки 3 и 4 отталкиваютс  от аккумулирукирсх элементов 43 и 45, реализуетс  упругое соударение тел, а в случае их сты- ковки в процессе движени  реализуетс  неупругое соударение теп. При демонстрации указанных законов с заданными скорост ми каретки 3 и 4 устанавливают в соответствующее демонстрируемому закону положени  на направл ющих 2, шток 11 вручную перемещают до положени , когда визир 13 совмещаетс  с делением шкалы 16, соответствующим заданной скорости кареток 3 и 4, и фиксируют его винтом 24. При этом сцепление свободного конца штока 11 с выступом 23 пускового рычага 22 обеспечивает необходимую деформацию аккумулирующего элемента 8, позвол ющую осуществить движение кареток 3 и 4 с заданной скоростью. Режим движени  кареток 3 и 4 также может задаватьс  в зависимости от силы деформации аккумулирующего элемента, задаваемой по. шкале 15. При реализации упругого соударени  тел штоки устанавливают в положение , соответствующее максима.1ьной скорости, при котором соударение тел осуществл етс  без сцеплени  конических выступов штоков с выступами пускового рычага 22 и рычагов 40 и 47. При реализации неупругого соударени  тел штоки устанавливают на

метке нулевой скорости без фиксации . В этом случае при соударении тел конические конць; штоков упираютс  в дно отверстий упоров 10, 39 и 46 и вход т в зацепление с выступами пускового рычага 22 и рычагов 40 и 47, упругие элементы сжимаютс  на определенную величину до момента полного перехода кинетической энергии в потенциальную и одновременно с этим штоки утапливаютс  на такую же величину. При этом относительное положение тел при сжатом положении пружин штоков остаетс  неизменным, .так как каж,цый подпружиненный стопо 17, 44 и 49 позвол ет перемещатьс  .соответствующему штоку только в одном указанном направлении. Это осуществл етс  благодар  фрикционному сцеплению стопора со штоком 42, который под действием пружины и упргого элемента устанавливаетс  под углом к штоку 42 за счет шарнирного креплени  нижнего выступа стопора и заклинивает шток при выт гивании.

Дл  расклинивани  штоков, нажима  на верхний выступ соответствующего стопора против часовой стрелки, отвод т его в вертикальное положение и после установки штоков в заданном положении стопоры отпускают в исходное положение.

Пуск кареток 3 и 4 осуществл ют путем подачи сжатого воздуха в газостатические направл ющие 2 с помощью распределительного клапана 50, в результате чего между каретками 3 и 4 образуетс  воздушна  подушка, исключаетс  трение между ними.

Одновременно срабатывает пневмопривод 27, в который воздух попадае из газостатических направл ющих через золотниковый переключатель. В

этом исходном положении золотник

31удерживаетс  в крайнем нижнем положении с помощью выступа плеча 36 рычага.34. При этом толкатель 26 пневмопривода 27 перемещает плечо 25 пускового рычага 22, вывод  из зацеплени  со штоком 11 выступ 23 рьгчага 22. Под действием силы деформации упругого элемента 8 каретки 3 и 4, освобожденные от зацеплени , начинают двигатьс  с заданными скорост ми .

Одновременно с этим плечо 25 перемещает плечо 35 рычага 34, вывод  из зацеплени  плечо 36 с буртиком

32золотника.

Под действием пружины 33 золотник 31 перемещаетс  в верхнее крайнее положение, в котором пневмопривод 27 сообщаетс  с атмосферой. Лри этом толкатель 26 пневмопривода 27 и рычаг 22 возвращаютс  в исходное положение, обеспечивающее повторну{о стыковку кареток 3 и 4 путем сцеплени  выступа 23 рычага 22 с коническим выступом 20 штока 11.

Изобретение позвол ет расширить диапазон решаемых установкой задач. Возможность осуществлени  демонстрации с повторной стьжовкой тел с помощью золонтикового переключател  и двуплечего рычага дл  его управлени , а также дополнительного стыковочного устройства на торцах тел обеспечивает демонстрацию закона сохранени  .импульса первого закона Ньютона и закона неупругого соударени  тел. Кроме того, установка удобна в эксплуатации, тик как многократное повторение одного и того же эксперимента в заданном режиме осутцествл етс  простым нажатием на верхний конец эолотника.

ВидА

Claims (1)

1. УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ПО ФИЗИКЕ содержащая корпус со стойками и смонтированными на нем полыми газостатическими направляющими, расположенные на них одно за другим тела, выполненные в виде подвижных кареток, стыковочно-пусковое устройство; имеющее пневмопривод,сообщающийся с полостью газостатических направ ляющих, силовой аккумулирующий элемент, размещенный между обращенными один к 'другому торцами кареток, на _ одном из которых установлен шток, а на противоположном - пусковой рычаг, одно плечо которого имеет выступ, а другое связано с пневмоприводом, и стыковочное устройство, имеющее расположенный на одной из стоек шток и двуплечий рычаг, смонтированный на свободном торце каретки, несущей шток, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач при демонстрации закона сохранения импульса, первого закона Ньютона и закона неупругого соударения тел, она имеет дополнительное стыковочное устройство, состоящее из установленного на второй стойке двуплечего рычага и штока, установленного на свободном торце второй каретки, и установленный на каретке, несущей пусковой рычаг, золотниковый переключатель, связанный с пневмоприводом, имеющий подпружиненный золотник с буртиком, и двуплечий рычаг, одно плечо которого имеет выступ, расположенный под буртиком, а другое плечо связано с пусковым рычагом, при этом каждый шток имеет подпружиненный стопор.

   <Риг.1