SU1712955A1 - Прибор дл демонстрации ударных влений - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к демонстрационным приборам по физике и направлено на повышение нагл дности демонстрации и расширение диапазона решаемых задач.Один из грузов установлен с возможностью перемещени  по наклонному желобу', поверхность которого выполнена по дуге окружности, центр которой находитс  в точке .подвеса второго груза, а радиус R выбираетс  из выражени  R = I + п + rasin а, где I -длина подвеса; ri - радиус подвешенного груза; Г2 - радиус скатывающегос  груза; а- угол между пр мой линией, соедин ющей точки соприкосновени  первого груза с боковинами желоба и его радиусом, После соударени  шаров замер ют скорость отклонени  подвешенного груза посредством датчика и по известной формуле определ ют коэффициент восстановлени  при центральном ударе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.СОсИзобретение относитс  к учебным материалам по теоретической механике и физике, а именно к демонстрационным модел м, примен емым в учебном процессе дл  нагл дной иллюстрации различных законов механики.Известен прибор, с помощью которого можно продемонстрировать' вление удара. Шар, скатыва сь по наклонной плоскости, удар етс  о неподвижную преграду.Однако при использовании этого прибог^ ра не могут быть получены качественные характеристики  влени  удара, т.е. область применени 'известного прибора слишком узка.Более целесообразно дл  демонстрации ударных  вле^4йй примен ть прибор, содержащий два груза шаровидной формы, подвешенные на нит х. Первый шар отклон ют на угол а и отпускают без начальной скорости. После удара второй шар отклон -етс  на угол j8 . Прибор позвол ет определить коэффициент восстановлени  при центральном ударе.Основной недостаток известного прибора заключаетс  в низком качестве демонстраций опыта, а именно в трудности обеспечени  центрального удара. При демонстрации возможно неточное отклонение шара (смещение его в направлении, перпендикул рном плоскости чертежа), вследствие чего движение шаров происходит в разных плоскост х, т.е. центральный удар не будет обеспечен. Искаженна  картина может произойти также вследствие закручивани  св зки, выполненной в виде нити. Но даже при исключении указанных недостатков, после нескольких соударений' (по истечении некоторого промежутка времени) происходит провисание нитей, а следовательно, происходит смещение центров масс грузов, т.е. удар оп ть будет на центральном.!ю1Юел ел

Description

Кроме того, определенные трудности заключаютс  в регистрации отклонени  шаров до и после удара. И наконец, известный прибор не позвол ет проследить изменение коэффициента восстановлени  в зависимости от массы и материалов соудар емых шаров , а также определить скорость их до и после соударени , т.е. имеет весьма узкую область применени  при недостаточной нагл дности демонстрации.

Целью изобретени   вл етс  повышение нагл дности и расширение диапазона решаемых задач.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что второй груз установлен с возможностью перемещени  по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по дуге окружности с центром в точке подвеса первого груза, радиус R оп|эедел етс  выражением

R I + П + r2Sin а,

где I - длина св зки; п - радиус подвешенного груза; Г2 - радиус второго груза, аугол между пр мой, соедин ющей точки соприкосновени  второго груза с боковинами наклонного желоба и его радиусом; при этом подвешенный груз установлен с возможностью перемещени  вдоль св зки, выполненной в виде тонкого стержн , который снабжен регистрирующим скорость его отклонени  устройством.

Установка второго груза.в направл ющих с возможностью перемещени  вдоль наклонного желоба исключает возможность движени  шаров в разных плоскост х, т.е. повышает нагл дность за счет безусловного обеспечени  центрального удара. Основное преимущество заключаетс  в выполнении наклонного желоба по дуге окружности, центр которой находитс  в точке подвеса первого груза, а радиус R определ етс  соотношением R I + Г1 + r2Sin а. .Така  конструкци  наклонного желоба позвол ет обеспечить точное центральное соударение шаров. Кроме того, отсутствие св зки при втором грузе исключает недостатки , присущие нити (закручивание, провисание ) что в конечном .результате приведёт к повышению нагл дности. Выполнение наклонного желоба по дуге окружности указанного радиуса позвол ет производить смену второго груза, измен   его размеры и материал, а также исключить возможность неточного скатывани  по плоскости . При этом имеетс  возможность выставить первый груз (перемеща  его вдоль св зки, выполненной в виде стержн ) таким

образом, чтобы выполн лось условие R I + + ri + r2sin a, что приведет к расширению диапазона решаемых задач (можно определить коэффициенты восстановлени  при соударении тел, изготовленных из различных материалов). И наконец, снабжение прибора регистрирующим устройством позвол ет с требуемой точностью замерить угол отклонени  (а одновременно и скорость после удара) первого шара, а следовательно, более качественно и нагл дно продемонстрировать опыт, а в дальнейшем с достаточной точностью определ ть коэффициент восстановлени .

Р д перечисленных признаков прибора известен. Например, установка груза в верхней части наклонного желоба с возможностью перемещени  вдоль этого желоба. Однако Така  установка шара с целью демонстрации ударных  влений ранее не производилась .

Неизвестно применение наклонного желоба, выполненного по дуге окружности, центр которой находитс  в точке подвеса одного из соудар емых грузов, а радиур R определ етс  из соотношени  R I + п + + r2Sin а., что в целом приводит к повышению нагл дности демонстрации ударных  влений .

Известна конструкци  математического ма тника, кода груз установлен на св зке в виде тонкого стержн . Известны также случаи перемещени  груза вдоль стержн .

Однако в данном случае известный признак выступает в новом качестве, а именно перемещение шара вдоль св зки позвол ет обеспечить центральный удар двух тел, что применено впервые.

На фиг.1 представлен прибор дл  демонстрации ударных  влений (без одной из стоек 14), общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - схема расположени  груза в желобе.

Прибор дл  демонстрации ударных  влений содержит два груза шаровидной формы (фиг.1). Груз 1 с помощью св зки 2 соединен с неподвижной точкой 3 подвеса, а второй груз 4 установлен с возможностью перемещени  по наклонному желобу, боковины 6 которого выполнены по дуге окружности , центр которой находитс  в точке 3 подвеса первого груза 1, а радиус R определ етс  выражением

R l + Г1 + r2sin а ,. где I- длина св зки 2;

Г1 - радиус подвешенного груза 1;

Г2 - радиус груза 4.

Claims (2)

1. При этом подвешенный груз установлен с возможностью перемещени  вдоль св зки . Перемещение осуществл етс  с помощью фиксатора 7 и микрометрического винта 8 вдоль св зки-стержн  2, который снабжен регистрирующим устройством 9 с датчиком 10. Второй груз в начальном положении удерживаетс  прижимом 11, имеет возможность перемещени  по желобу, а после соударени  поступает в приемный бункер 12, выполненный в установочной плите 13, на которой размещены монтажные стойки 14 с ребрами 15 жесткости. Цикл работы осуществл ют следующим образом. Г|эуз 1 с помощью микрометрического винта 8 выставл ют в зависимости от радиуса груза 4 таким образом, чтобы выполн лось соотношение R I + п + rzsin а . Отпуска  прижим 11, освобождают груз 4, koтopый перемещаетс  по желобу 5 (фиг.З). При этом шар касаетс  боковин желоба в двух точках, обеспечива  устойчивое перемещейие . Такой вид желоба позвол ет производить смену грузов 2, т.е. использовать шары разного диаметра. Далее груз 2 (т.е., шар) удар етс  о груз 1 со скоростью V2, котора  фиксируетс  датчиком 10 регистрирующего устройства 9. Происходит центральный удар двух тел. Скорость vi груза 1 после удара также фиксируетс  регистрирующим устройством 9. По известной формуле может быть вычислен коэффициент восстановлени  (Ml+M2) М2 V2 где MI и М2-соответственно массы первого и второго грузов. Массы грузов при проведении лабораторных работ студенты вычисл ют, зна  объем шаров и удельную массу материалов шаров. Использование прибора дл  демонстрации ударных  влений позволит повысить нагл дность и расширить диапазоны решаемых задач. Кроме того, предлагаемый прибор может быть использован в качестве лабораторной установки при определении коэффициента восстановлени  при центральном ударе, что способствует развитию у студентов интереса к изучению темы: Теори  удара, т.е. повышению эффективноCTVf учебного процесса за счет более полного усвоени  учебного материала. Формула изобретени  1.Прибор дл  демонстрации ударны;  влений, содержащий два груза шаровидной формы, один из которых с помощью св зки соединен с неподвижной точкой подвеса , отличающийс  тем, что, с целью повышени  нагл дности, второй груз установлен с возможностью перемещени  по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по,дуге окружности, центр которой находитс  в точке подвеса первого груза , а радиус R определ етс  выражением; R I + Г1 + r2Sin а , где I - длина св зки: п радиус подвешенного груза: Г2 - радиус второго груза: ее - угол между пр мой, соедин ющей точки соприкосновени  BTOJ :го груза с боковинами наклонного желоба и его радиусом.
2. 2.Прибор по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона решаемых задач, подвешенный груз установлен с возможностью перемещени  вдоль св зки, выполненной в виде тонкого стержн , который снабжен регистрирующим скорость его отклонени  устройством.

   Вид А ///////. . //У/ 1 Vj фи8.2 Фие.З