TWI767848B - 投影式力學能轉換演示儀 - Google Patents

Abstract

一種物理實驗儀器。本發明公開了一投影式力學能轉換演示儀，其包括一投影模組、一回流軌道模組、一基座、二支撐架、一電源供應器。一投影模組包括一平行光源、二透明軌道以及一屏幕。一回流軌道模組包括一凹槽、一透明回流軌道及一收納盒。本發明提供之投影式力學能轉換演示儀透過其投影模組，使觀測者由屏幕上觀測二鋼珠行進時所對應之位移與速度之關係；透過其回流軌道模組，使演示者能以更省時省力的方式演示實驗。

Description

投影式力學能轉換演示儀

本發明係關於一種物理演示儀器；特別關於力學能轉換、位移與時間關係之物理原理，以投影之方式演示。

已知技術之力學能轉換實驗裝置係僅有二不同路徑、相同起訖點之軌道，將二鋼珠分別以電磁鐵固定於二軌道，待二鋼珠同時由起始點滑落，由觀測者觀測二軌道上之鋼珠抵達終點之先後順序。例如：國立科學工藝博物館於其網站上教具研發處所刊登之教具-雙珠競走，該教具設計之二軌道與其基座一體成形，並於起始點利用二電磁鐵分別固定二鋼珠，同時斷電二電磁鐵，使二鋼珠能同時滑落。演示過程中由觀測者直接觀測二鋼珠抵達終點之先後順序。

已知之雙珠競走教具僅限於數項功能。例如，二鋼珠同時於起點滑落後，觀測者僅能觀測到在二軌道上之鋼珠因不同路徑之位能變化而有不同之速度與抵達時間，而無法觀測出二鋼珠在行進時所對應之位移與速度之關係。而且，由於此已知技術教具之起訖點距離超過一米，又演示此教具時需重複演示，待二鋼珠抵達終點之凹槽後，須由演示者自行於凹槽處將二鋼珠取回起點固定，這樣重複的動作，使演示過程較費時、費力。

故，如何使觀測者能觀測出二鋼珠在行進時所對應之位移與速度之關係，並且能讓演示者已較省時、省力的方式來演示此實驗，成為本領域所需要解決的問題。

因此，本發明的目的在於提供一投影式力學能轉換演示儀及其投影模組與其回流軌道模組。

本發明所採用之技術方案為提供一投影式力學能轉換演示儀，其包括一投影模組、一回流軌道模組、一基座、二支撐架、一電源供應器。一投影模組包括一平行光源、二透明軌道以及一屏幕，該平行光源安裝於該基座上，該屏幕放置於二支撐架上側，該屏幕上標記有二鋼珠之加速與減速之段落，該二透明軌道的兩端嵌入鑿有孔洞的二支撐架並固定於基座上，該二透明軌道的起點處分別內嵌入二電磁鐵，在該二電磁鐵前端的該二透明管壁上分別設有二半圓形之開口。一回流軌道模組包括一凹槽、一透明回流軌道及一收納盒，該凹槽內設置有一斜坡並安裝於該基座上，位於該二透明軌道之終點處，該收納盒安裝於該基座上，位於二透明軌道之起點處，該凹槽之側面與該收納盒之側面各設有一孔洞，該透明回流軌道嵌入該凹槽與該收納盒之孔洞。

本發明之有益效果在於，本發明所提供的投影模組，該平行光源以均勻光線向上直射二透明軌道，使二不同路徑長之軌道投影至上方屏幕之成像為相同位移，該屏幕上標記二鋼珠加速與減速之段落，在二鋼珠快速移動的過程中，觀測者可以透過該屏幕同時觀測到二鋼珠的位移與速度之變化；本發明所提供的回流軌道模組，使二鋼珠能藉由此軌道回流 至演示者手邊，方便演示者重複演示，其改善以往須由演示者反覆至終點凹槽處取回二鋼珠至起點較費時、費力之方式。

為了讓本發明之上述特徵與優點能更淺顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細說明如下，然而所提供之圖示僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

A:投影式力學能轉換演示儀

B:投影模組

B1:屏幕

B2:透明軌道

B21:電磁鐵

B3:平行光源

B31:平行光源之開關

C:電源供應器

C1:斷電開關

D:鋼珠

E:支撐架

F:回流軌道模組

F1:凹槽

F2:透明回流軌道

F3:收納盒

G:基座

H:半圓形開口

第1圖係本發明使用狀態之示意圖。

第2圖係本發明之前視圖。

第3圖係本發明之後視圖。

第4圖係本發明之左側視圖。

第5圖係本發明之右側視圖。

第6圖係本發明之仰視圖。

第7圖係本發明之俯視圖。

以下是通過附圖與具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明之限定。

通常根據本發明，該投影式力學能轉換演示儀A包括其包括一投影模組B、一回流軌道模組F、一基座G、二支撐架E、一電源供應器C。請參考第1圖至第3圖及第7圖，演示時，將電源供應器C接上電源後，按下平行光源B3上之開關B31，使光線均勻照射二透明軌道B2至屏幕B1上，於收納盒F3中取出二鋼珠D並由半圓形開口H放入，二鋼珠D分別吸附於電磁 鐵B21上，按下電源供應器C上之斷電開關C1後，二電磁鐵B21同時斷電使二鋼珠D由同時由起點出發，觀測者由屏幕B1上觀測二鋼珠D行進時在屏幕B1上所對應之位移與速度之關係。二鋼珠D抵達終點時，落入凹槽F1，二鋼珠藉由凹槽F1內之斜坡滾入透明回流軌道F2，二鋼珠通過透明回流軌道F2進入收納盒F3，回到演示者手邊。

以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍。

A:投影式力學能轉換演示儀

B:投影模組

B1:屏幕

B2:透明軌道

B21:電磁鐵

B3:平行光源

B31:平行光源之開關

C:電源供應器

D:鋼珠

E:支撐架

F:回流軌道模組

F1:凹槽

F2:回流透明軌道

F3:收納盒

G:基座

H:半圓形開口

Claims (9)

1. 投影式力學能轉換演示儀，其包括：一回流軌道模組，適於提供鋼珠回流的路徑；一投影模組，其包括：一平行光源，適於提供均勻光線；二透明軌道，其位於該平行光源的上方，其用以使該平行光源之光線通過至屏幕與提供二鋼珠滾動之路徑；一屏幕，其位於該二透明軌道上方，其用以成像，使觀測者觀測。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其中該回流軌道模組，包含一帶有斜坡之凹槽，一透明回流軌道，與一收納盒。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其中該平行光源以均勻光線向上直射二透明軌道，使二透明軌道以原比例成像於屏幕上。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其進一步包括二支架安裝於基座上用以支撐二透明軌道與擺放屏幕。
5. 根據申請專利範圍第3項所述的影式力學能轉換演示儀，其中該二支架分別設有二孔洞以支撐二透明軌道，靠近起點之二孔洞位置高於靠近終點之二孔洞。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其中二透明軌道分別設有二半圓開口，用以置入二鋼珠。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其中該二透明軌道之其中一軌道其中段彎有二相反方向之斜坡，用以使鋼珠在第一 斜坡加速，第二斜坡減速。
8. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，其中該屏幕上標記有鋼珠加速與減速之段落。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的投影式力學能轉換演示儀，凹槽與收納盒上設有孔洞以固定透明回流軌道。

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