RU13111U1 - DEVICE FOR DEMONSTRATION OF LAWS OF MECHANICS - Google Patents

Abstract

1. Прибор для демонстрации законов механики, включающий направляющую, снабженную регулируемыми по высоте опорами и барьерами на концах, платформы, размещенные на направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, привод перемещения платформ, измерительный комплекс, включающий демонстрационный экран и электросекундомер, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде двух параллельных рельсов, кроме того, число платформ не менее трех, они снабжены катками, причем одна из платформ выполнена самоходной, при этом первая из несамоходных платформ снабжена съемным зацепом, закрепленным у одного из ее концов, и буфером, выполненным в виде пружины и съемно зафиксированным на торце этого же конца платформы, а вторая несамоходная платформа снабжена съемным крюком, установленным с возможностью взаимодействия с зацепом первой платформы, причем все платформы снабжены узлами для фиксации на них приборов измерительного комплекса, который включает в себя хронограф, акселерометры максимального действия, динамометр, предпочтительно дисковый, кроме того, состав комплекта включает, набор грузов-утяжелителей и съемный экран, длина которого соответствует длине самоходной платформы, кроме того, демонстрационный экран, выполнен в виде вертикально размещенной полосы, снабженной опорами, длина которой соответствует рабочей длине направляющей.2. Прибор для демонстрации законов механики по п. 1, отличающийся тем, что катки платформ снабжены ребордами.3. Прибор для демонстрации законов механики по п. 1, отличающийся тем, что хронограф выполнен в виде электрического двигателя, предпочтительно малооборотного, с частотой вращен1. A device for demonstrating the laws of mechanics, including a guide equipped with height-adjustable supports and barriers at the ends, platforms placed on the guide with the ability to move along it, a drive for moving the platforms, a measuring system, including a demonstration screen and an electric stopwatch, characterized in that the guide made in the form of two parallel rails, in addition, the number of platforms is at least three, they are equipped with rollers, and one of the platforms is self-propelled, the first of which is non-self-propelled the platforms are equipped with a removable hook fixed at one of its ends, and a buffer made in the form of a spring and removably fixed on the end of the same end of the platform, and the second non-self-propelled platform is equipped with a removable hook mounted to interact with the hook of the first platform, and all platforms are equipped nodes for fixing on them the instruments of the measuring complex, which includes a chronograph, accelerometers of maximum action, a dynamometer, preferably a disk, in addition, the kit includes, a set of weighting materials and a removable screen, the length of which corresponds to the length of the self-propelled platform, in addition, the demonstration screen is made in the form of a vertically placed strip equipped with supports, the length of which corresponds to the working length of the guide. 2. A device for demonstrating the laws of mechanics according to claim 1, characterized in that the platform rollers are equipped with flanges. 3. A device for demonstrating the laws of mechanics according to claim 1, characterized in that the chronograph is made in the form of an electric motor, preferably low speed, with a frequency of rotation

Description

Прибор для демонстрации законов механикиA device for demonstrating the laws of mechanics

Полезная модель относится к нриборам, для демонстрации законов кинематики и динамики на качественном и количественном уровнях при изучении лекционного курса и проведении лабораторно-практического курса по физике.The utility model relates to instruments for demonstrating the laws of kinematics and dynamics at a qualitative and quantitative level when studying a lecture course and conducting a laboratory and practical course in physics.

Известен прибор для демонстрации законов механики, включающий стойку, снабженную опорами, мерной шкалой и маховиком, грузиками и приводным устройством (так называемая машина Атвуда настольная электрифицированная - см. ТУ 79 РСФСР 56-79).A device for demonstrating the laws of mechanics is known, including a rack equipped with supports, a measuring scale and a flywheel, weights and a drive unit (the so-called Atwood desktop electrified machine - see TU 79 RSFSR 56-79).

Педостаток прибора ограниченность диапазона демонстрируемых опытов.The pedagogy of the device is the limited range of demonstrated experiments.

Известен также прибор для демонстрации законов механики, включающий направляющую, снабженную регулируемыми по высоте опорами и барьерами на концах, платформы, размещенные на направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, привод перемещения платформ, измерительный комплекс, включающий демонстрационный экран и электросекундомер (см. ТУ 79 РСФСР 479-82).There is also a device for demonstrating the laws of mechanics, including a guide equipped with height-adjustable supports and barriers at the ends, platforms placed on the guide with the ability to move along it, a drive for moving the platforms, a measuring complex, including a demonstration screen and an electric stopwatch (see TU 79 of the RSFSR 479-82).

Недостаток этого решения конструктивная сложность и неудачное решение вопросов передачи движущего импульса платформам и их движения (воздушная струя и воздушная подушка), что исключает возможность размещения на платформах дополнительного оборудования, позволяющего расширить диапазон демонстрируемых опытов.The disadvantage of this solution is the structural complexity and unsuccessful solution of the issues of transmitting a driving impulse to the platforms and their movement (air jet and air cushion), which excludes the possibility of placing additional equipment on the platforms, which allows expanding the range of demonstrated experiments.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение выражается в расширении диапазона демонстрируемых опытов, при упрошении конструкции прибора.The problem to which the claimed solution is directed is expressed in expanding the range of demonstrated experiments, while simplifying the design of the device.

МКИ О01ВЗ/00 G 01 в 21/00MKI O01VZ / 00 G 01 at 21/00

Технический результат достигаемый при решении поставленной задачи выражается в обеспечении независимости стабильности работы платформ от состава и количества приспособлений размещаемых на них и обеспечении возможности изготовления его демонстрационного комплекса предлагаемого прибора (и большей части измерительного) в условиях производства с простейшей оснаш,енностью оборудованием.The technical result achieved when solving the problem is expressed in ensuring the independence of the stability of the platforms from the composition and number of devices placed on them and ensuring the possibility of manufacturing its demonstration complex of the proposed device (and most of the measuring) in production conditions with the simplest equipment.

Для решения поставленной задачи прибор для демонстрации законов механики, включающий направляюшую, снабженную регулируемыми по высоте опорами и барьерами на концах, платформы, размещенные на направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, привод перемещения платформ, измерительный комплекс, включающий демонстрационный экран и электросекундомер, отличается тем, что направляющая выполнена в виде двух параллельных рельсов, кроме того, число платформ не менее трех, они снабжены катками, причем, одна из платформ выполнена самоходной, при этом первая из несамоходных платформ снабжена съемным зацепом, закрепленным у одного из ее концов и буфером, выполненным в виде пружины и съемно зафиксированным на торце этого же конца платформы, а вторая несамоходная платформа снабжена съемным крюком, установленным с возможностью взаимодействия с зацепом первой платформы, причем все платформы снабжены узлами для фиксации на них приборов измерительного комплекса, который включает в себя хронограф, акселерометры максимального действия, динамометр, предпочтительно дисковый, кроме того, состав комплекта включает, набор грузов-утяжелителей и съемный экран, длина которого соответствует длине самоходной платформы, кроме того, демонстрационный экран, выполнен в виде вертикально размещенной полосы, снабженной опорами, длина которой соответствует рабочей длине направляющей.To solve the problem, a device for demonstrating the laws of mechanics, including a guide rail equipped with height-adjustable supports and barriers at the ends, platforms placed on the rail with the ability to move along it, a platform moving drive, a measuring system, including a demonstration screen and an electric stopwatch, is characterized in that the guide is made in the form of two parallel rails, in addition, the number of platforms is at least three, they are equipped with rollers, moreover, one of the platforms is self-propelled, and the first of the non-self-propelled platforms is equipped with a removable hook fixed at one of its ends and a buffer made in the form of a spring and removably fixed at the end of the same end of the platform, and the second non-self-propelled platform is equipped with a removable hook mounted to interact with the hook of the first platform, moreover, all platforms are equipped with nodes for fixing instruments of a measuring complex on them, which includes a chronograph, accelerometers of maximum action, a dynamometer, preferably a disk, except , The kit comprises a set of cargo-weighting and detachable screen, whose length corresponds to the length of the self-propelled platform, moreover, the demonstration screen is formed as a vertically disposed strips, provided with supports, which corresponds to the length of the working length of the guide.

Кроме того, катки платформ снабжены ребордами. Кроме того, хронограф выполнен в виде электрического двигателя, предпочтительно малооборотного, с частотой вращения 60 об/мин, на валу которого, перпендикулярно оси вращения, закреплен пишущий элемент, например кисть, при этом хронограф зафиксирован на платформе с возможностью взаимодействия пишущего элемента с поверхностью демонстрационного экрана, размещенного вдоль рельсовых направляющих. Кроме того, электросекундомер снабжен дистанционными выключателями.In addition, the platform rollers are equipped with flanges. In addition, the chronograph is made in the form of an electric motor, preferably slow speed, with a rotation speed of 60 rpm, on the shaft of which, perpendicular to the axis of rotation, a writing element is fixed, for example a brush, while the chronograph is fixed on the platform with the possibility of interaction of the writing element with the surface of the demonstration a screen placed along the rail guides. In addition, the electric stopwatch is equipped with remote switches.

Сопоставительный анализ признаков заявленного и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию новизна.A comparative analysis of the features of the claimed and known technical solutions indicates its compliance with the criterion of novelty.

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:

Признак направляющая выполнена в виде двух параллельных рельсов обеспечивает возможность устойчивой работы платформ при снижении материалоемкости и конструктивной сложности направляющей.The guide feature is made in the form of two parallel rails provides the possibility of stable operation of the platforms while reducing the material consumption and structural complexity of the guide.

Признак, регламентирующий количество платформ и признак - одна из платформ выполнена самоходной, определяют условия для максимально-возможного диапазона опытов, при минимальном количестве и разнообразии используемых средств.The sign that regulates the number of platforms and the sign - one of the platforms is self-propelled, determine the conditions for the maximum possible range of experiments, with a minimum number and variety of means used.

Признак, регламентирующий наличие катков позволяет использовать принцип передачи движения и опорный принцип самого движения, которые не требуют оснащенности платформ дополнительными приспособлениями.The sign that regulates the presence of rollers allows you to use the principle of transmission of motion and the basic principle of the movement itself, which do not require equipping the platforms with additional devices.

Признаки первая из несамоходных платформ снабжена съемным зацепом, закрепленным у одного из ее концов и буфером, выполненным в виде пружины и съемно зафиксированном на торце этого же конца платформы, а вторая несамоходная платформа снабжена съемным крюком, установленным с возможностью взаимодействия с зацепом первойThe first non-self-propelled platform is equipped with a removable hook fixed at one of its ends and a buffer made in the form of a spring and removably fixed at the end of the same end of the platform, and the second non-self-propelled platform is equipped with a removable hook mounted to interact with the first hook

платформы обеспечивают возможность демонстрирования различных видов ударных взаимодействий тел.platforms provide the opportunity to demonstrate different types of shock interactions of bodies.

Признаки все платформы снабжены узлами для фиксации на них приборов измерительного комплекса и признаки, регламентирующие состав измерительного комплекса обеспечивают возможность вариации оборудования платформ и, тем самым расширения диапазона демонстраций.Signs all platforms are equipped with nodes for fixing the measuring complex instruments on them and the signs governing the composition of the measuring complex provide the possibility of varying the equipment of the platforms and, thereby, expanding the range of demonstrations.

Наличие демонстрационного и съемного экранов обеспечивают возможность изучения относительности движения, т.е. расширяет функциональные возможности прибора.The presence of demo and removable screens provide the opportunity to study the relativity of motion, i.e. expands the functionality of the device.

Признаки второго пункта формулы полезной модели исключают сход платформ с рельсовых направляющих.The signs of the second paragraph of the utility model formula exclude the descent of platforms from rail guides.

Признаки третьего пункта формулы полезной модели конкретизируют конструкцию хронографа.The signs of the third paragraph of the utility model formula specify the design of the chronograph.

Признаки четвертого пункта формулы полезной модели способствуют повышению точности измерений времени в процессе экспериментов.The signs of the fourth paragraph of the utility model formula contribute to increasing the accuracy of time measurements in the course of experiments.

На фиг. 1. схематически показан общий состав прибора; на фиг. 2 показана компоновка самоходной платформы для опытов по проверке формулы сложения перемещений и демонстрации относительности движения; на фиг.З показана компоновка самоходной платформы для опытов по демонстрации взаимодействия тел; на фиг. 4 показаны несамоходные платформы, подготовленные для проверки закона сохранения импульса при упругом ударе двух тел.In FIG. 1. schematically shows the overall composition of the device; in FIG. 2 shows the layout of a self-propelled platform for experiments on checking the formula for adding displacements and demonstrating the relativity of motion; on Fig.3 shows the layout of a self-propelled platform for experiments to demonstrate the interaction of bodies; in FIG. Figure 4 shows non-self-propelled platforms prepared to test the law of conservation of momentum during elastic impact of two bodies.

На чертежах показаны: рельсы 1, регулируемые по высоте опоры 2, барьеры 3 на концах рельсов. Несамоходные платформы 4 и 5 снабженные катками 6, самоходная платформа 7 также снабжена катками 6 и оборудована приводом перемещения 8. Несамоходная платформа 4 снабжена съемным зацепом 9, закрепленным у одного из ее концов и буфером 10, выполненным в виде пружины и съемно зафиксированным наThe drawings show: rails 1, adjustable in height of the support 2, barriers 3 at the ends of the rails. Non-self-propelled platforms 4 and 5 equipped with rollers 6, self-propelled platform 7 is also equipped with rollers 6 and equipped with a displacement drive 8. Non-self-propelled platform 4 is equipped with a removable hook 9 fixed at one of its ends and a buffer 10 made in the form of a spring and removably fixed on

торце этого же конца платформы, несамоходная платформа 5 снабжена съемным крюком 11, установленным с возможностью взаимодействия с зацепом 9 платформы 4, Причем все платформы снабжены узлами для фиксации на них приборов измерительного комплекса (гнездами с резьбой на чертежах не показаны), который включает в себя хронограф 12, акселерометры 13 максимального действия, динамометр 14, предпочтительно дисковый, кроме того, состав комплекта включает, набор грузов-утяжелителей 15 и съемный экран 16, в виде вертикально фиксируемой пластины, длина которой соответствует длине самоходной платформы 7. На чертежах также показаны демонстрационный экран 17, электросекундомер 18, пишущий элемент 19, дистанционные выключатели 20, разноцветные фишки 21, модели физических тел 22 (бруски, цилиндры и т.п.), пружина 23.the end of the same end of the platform, the non-self-propelled platform 5 is equipped with a removable hook 11 that is installed to interact with the hook 9 of the platform 4, Moreover, all platforms are equipped with nodes for fixing instruments of the measuring complex on them (threaded sockets are not shown in the drawings), which includes chronograph 12, accelerometers 13 of maximum action, dynamometer 14, preferably a disk, in addition, the kit includes a set of weighting materials 15 and a removable screen 16, in the form of a vertically fixed plate, the length of which oh corresponds to the length of the self-propelled platform 7. The drawings also show a demo screen 17, an electric stopwatch 18, a writing element 19, remote switches 20, multi-colored chips 21, models of physical bodies 22 (bars, cylinders, etc.), spring 23.

Рельсы 1, барьеры 3 и зацеп 9 выполнены из металлического профиля, например, алюминиевого уголка. Регулируемые по высоте опоры 2 выполнены в виде винтов, размеш,енных в снабженных резьбой гнездах (на чертежах не показаны), скрепленных с рельсами. Платформы 4,5, 7 конструктивно одинаковы, выполнены в виде тележек из металла и отличаются только навешиваемым на них оборудованием. Катки 6 платформ снабжены ребордами (на чертежах не показаны) исключаюидими их сход с рельсов. В качестве привода перемещения 8 использован электродвигатель (например, постоянного тока), запитываемый от выпрямителя (например, типа ВС-24М), через пульт управления (на чертежах не показан), позволяющий за счет регулировки поступающего электротока управлять направлением и скоростью перемещения самоходной платформы 7. Съемный крюк 11 выполнен из стальной упругой полосы и зафиксирован на платформе 5 с возможностью взаимодействия с зацепом 9 платформы 4.The rails 1, the barriers 3 and the hook 9 are made of a metal profile, for example, an aluminum corner. Height-adjustable supports 2 are made in the form of screws, a size, mounted in threaded sockets (not shown in the drawings), fastened with rails. Platforms 4,5, 7 are structurally identical, made in the form of metal trolleys and differ only in the equipment mounted on them. The rollers of the 6 platforms are equipped with flanges (not shown in the drawings), excluding their descent from the rails. As the displacement drive 8, an electric motor (for example, direct current), powered from a rectifier (for example, type BC-24M), is used through a control panel (not shown in the drawings), which allows controlling the direction and speed of movement of the self-propelled platform 7 by adjusting the incoming electric current The removable hook 11 is made of elastic steel strip and is fixed on the platform 5 with the possibility of interaction with the hook 9 of the platform 4.

Хронограф 12 выполнен в виде малооборотного электрического двигателя с частотой вращения 60 об/мин (например, типа ДСД 60-П1), на валу которого, перпендикулярно оси вращения, закреплен пишущий элемент 19, например кисть, при этом, хронограф может быть съемно зафиксирован на платформе 7, с возможностью взаимодействия пишущего элемента 19 с поверхностью демонстрационного экрана 17, размещенного вдоль рельсов 1.Chronograph 12 is made in the form of a low-speed electric motor with a rotation speed of 60 rpm (for example, type DSD 60-P1), on the shaft of which, writing element 19 is fixed perpendicular to the axis of rotation, for example, a brush, while the chronograph can be removably fixed to platform 7, with the possibility of interaction of the writing element 19 with the surface of the demonstration screen 17, placed along the rails 1.

Демонстрационный экран 17, выполнен в виде вертикально размещенной полосы, снабженной опорами, длина которой соответствует рабочей длине рельсов 1.The demonstration screen 17, is made in the form of a vertically placed strip provided with supports, the length of which corresponds to the working length of the rails 1.

В качестве дистанционных выключателей 20 электросекундомера 18 (например, типа СЭД - 1м) используются микровыключатели, которые съемно, размещают у границ участка. Один из них нормально включен, а другой - нормально выключен. При воздействии на второй микровыключатель 20, секундомер 18 включается, при воздействии на первый - выключается.As remote switches 20 of the electric stopwatch 18 (for example, type SED - 1m), microswitches are used, which are removable, placed at the borders of the site. One of them is normally on, and the other is normally off. When exposed to the second microswitch 20, the stopwatch 18 is turned on, when exposed to the first is turned off.

Для измерения перемещения физических тел (платформ) предназначена шкалы, фиксируемая на демонстрационном экране 17, цена деления которой 5 см.To measure the movement of physical bodies (platforms), a scale is used, fixed on the demonstration screen 17, the division value of which is 5 cm.

По показаниям акселерометров максимального действия 13, определяют величину ускорения при движении, взаимодействии тел. Акселерометры 13 обладают большой точностью. Приборы можно перестроить для измерения мгновенного модуля ускорения, но так как промежутки времени малы, а приборы обладают значительной инертностью, невозможно измерить мгновенное ускорение.According to the testimony of accelerometers of maximum action 13, determine the magnitude of the acceleration during movement, the interaction of bodies. Accelerometers 13 are highly accurate. Instruments can be rebuilt to measure the instantaneous acceleration modulus, but since the time intervals are small and the instruments are very inert, it is not possible to measure instantaneous acceleration.

Для измерения силы предназначен типовой дисковой динамометр 14. При измерении силы удара, который длится очень мало, динамометр перестраивают в режим измерения максимальной силы.A typical disk dynamometer 14 is designed to measure force. When measuring the impact force, which lasts very little, the dynamometer is rebuilt in the maximum force measurement mode.

При изучении взаимодействия тел целесообразно использовать пружину 23, на концах которой закреплены металлические плоские боковины, просверленные в середине, что позволяет ее зафиксировать в сжатом состоянии капроновой петлей штифтами. При проведении опытов капроновую нить можно пережигать спиралью из нихрома, запитывая ее электрическим током от выпрямителя, смонтированного на пульте управления.When studying the interaction of bodies, it is advisable to use a spring 23, at the ends of which are fixed metal flat sidewalls drilled in the middle, which allows it to be fixed in a compressed state with a nylon loop with pins. When conducting experiments, a kapron thread can be burned with a spiral of nichrome, feeding it with electric current from a rectifier mounted on the control panel.

Заявленный прибор для демонстрации законов механики работает следующим образом. Опыт 1. Механическое движение.The claimed device for demonstrating the laws of mechanics works as follows. Experience 1. Mechanical movement.

На самоходной платформе 7 размещаем синюю и зеленую фишки 21, на рельсах 1 - красную. При включении привода перемещения 8 и движении платформы 7 отмечаем, что синяя фишка находится в движении относительно красной, и находится в покое относительно зеленой, т.е. синяя фишка находится в состоянии покоя относительно самоходной платформы. Опыт 2. Запись движения механического.On the self-propelled platform 7 we place the blue and green chips 21, on the rails 1 - red. When you turn on the drive movement 8 and the movement of the platform 7, we note that the blue chip is in motion relatively red, and is at rest relatively green, i.e. the blue chip is at rest relative to the self-propelled platform. Experience 2. Record of mechanical movement.

Па платформе 7 закрепляем хронограф 12, смачиваем кисти 19 красителем и вдоль рельсов 1 размещаем демонстрационный экран 17, с возможностью взаимодействия кистей 19 с ним. При включении привода перемещения 8 и движении платформы 7 (при включенном хронографе 12) отмечаем, что на демонстрационном экране 17 появляются штрихи, оставленные кистью 19 хронометра. По расстояниям между штрихами можно судить о виде движения (равномерное, неравномерное). Вид движения определяется силой тока в цепи электрического двигателя платформы 7. После записи движения штрихи, оставленные кистью хронометра на экране, для наглядности фиксируют цветными фишками 21. ОпытЗ. Определение модуля скорости движения.On the platform 7 we fix the chronograph 12, wet the brushes 19 with dye and along the rails 1 we place a demonstration screen 17, with the possibility of interaction of the brushes 19 with it. When you turn on the drive movement 8 and the movement of the platform 7 (with the chronograph 12 turned on), we note that on the demonstration screen 17 the strokes left by the brush 19 of the chronometer appear. By the distance between the strokes, you can judge the type of movement (uniform, uneven). The type of movement is determined by the current in the circuit of the electric motor of the platform 7. After recording the movement, the strokes left by the brush of the chronometer on the screen are fixed with color chips for clarity 21. ExperienceZ. Definition of the module of speed of movement.

выключен, дальний от нее - нормально включен. При включении нривода перемещения 8 и движении платформы 7 (при включенном хронографе 12) отмечаем, что на демонстрационном экране 17 появляются штрихи, оставленные кистью 19 хронометра. По расстояниям между штрихами можно судить о виде движения (равномерное, неравномерное). Вид движения определяется силой тока в цепи электрического двигателя платформы 7. При воздействии на первый микровыключатель секундомер 18 включается, при воздействии на второй - выключается.off, farthest from it - normally on. When you turn on the drive for moving 8 and moving the platform 7 (when the chronograph 12 is on), we note that the strokes left by the brush 19 of the chronometer appear on the demonstration screen 17. By the distance between the strokes, you can judge the type of movement (uniform, uneven). The type of movement is determined by the current strength in the circuit of the electric motor of the platform 7. When the first microswitch is acted upon, the stopwatch 18 is turned on, and when it is exposed to the second, it is turned off.

Если хронометр делал отметки на экране ровно через одну секунду, то расстояние между соседними отметками определяет модуль скорости. По формуле скорости равномерного движения: V S/T определяем значение скорости.If the chronometer made marks on the screen in exactly one second, then the distance between adjacent marks determines the speed module. By the formula for the speed of uniform motion: V S / T determine the value of speed.

При определении средней скорости движения схема опыта остается такой же, меняется только вид движения.When determining the average speed of movement, the experimental design remains the same, only the type of movement changes.

Диаграмма движения показывает, что движение тележки было неравномерное, т.е. скорость тележки меняется, поэтому для подобного движения по формуле: Vcp S/T , рассчитываем среднюю скорость на данном участке пути. Опыт 4 . Инерция.The motion diagram shows that the movement of the trolley was uneven, i.e. the speed of the trolley changes, therefore, for such movement according to the formula: Vcp S / T, we calculate the average speed on this section of the track. Experience 4. Inertia.

На самоходной платформе 7 размеш,аем модель физического тела 22 (брусок высота которого суш;ественно больше линейных размеров основания). При включении привода перемещения 8 и движении платформы 7 отмечаем, что тело 22 некоторое время сохраняет состояние покоя, а его основание начинает движение, поэтому он падает. При остановке, основание бруска останавливается, а брусок продолжает движение, т.е. падает. При размещении на платформе 7 модели физического тела 22, выполненного в виде цилиндра, со стороны начального участка разгона, размещают тормоз-упор, не позволяющий телу 22 скатиться с платформы в начале движения.On a self-propelled platform, 7 are loose, we have a model of the physical body 22 (a bar whose height is dry; substantially larger than the linear dimensions of the base). When you turn on the drive movement 8 and the movement of the platform 7, we note that the body 22 for some time maintains a state of rest, and its base begins to move, so it falls. When stopped, the base of the bar stops, and the bar continues to move, i.e. falls. When placing on the platform 7 models of a physical body 22, made in the form of a cylinder, from the side of the initial acceleration section, an emphasis brake is placed that does not allow the body 22 to slide off the platform at the beginning of movement.

При остановке платформы 7 цилиндр 22 по закону инерции продолжит движение со скоростью платформы 7 до ее остановки, т.к. скатывается с нее. Опыты 5. Взаимодействие тел.When the platform 7 stops, cylinder 22, according to the law of inertia, will continue to move at the speed of the platform 7 until it stops, because rolls off her. Experiments 5. Interaction tel.

Сжатую пружину 23, связанную капроновой нитью, крепят на торце платформы 4, которую помещают на рельсы 1. Капроновую нить пережигают нихромовой проволокой, на которую подают напряжение от выпрямителя В С 24м.A compressed spring 23 connected by a kapron thread is attached to the end of the platform 4, which is placed on the rails 1. The kapron thread is burned with a nichrome wire, to which voltage is supplied from the rectifier B With 24 m.

Отмечаем, что платформа 4 осталась в покое, т.к. отсутствует второе тело, потому что платформа и пружина считается единым телом.We note that platform 4 was left alone, as the second body is missing, because the platform and the spring are considered a single body.

Сжатую пружину 23 помещаем между платформами 4 и 5 и нить пережигаем.Compressed spring 23 is placed between platforms 4 and 5 and burn the thread.

Отмечаем, что платформы 4 и 5 действуют друг на друга - они взаимодействуют, поэтому обе платформы приобретают скорости. Анализ опыта показывает, что до полной остановки тележки прошли одинаковый путь. Опыт 6. Масса тела.We note that platforms 4 and 5 act on each other - they interact, so both platforms gain speed. An analysis of experience shows that the carts followed the same path to a complete stop. Experience 6. Body weight.

Схема опыта соответствует второй половине предыдущего, отличается только вес платформ, одна из которых пригружена набором грузов-утяжелителей 15. Приведем во взаимодействие (посредством сжатой пружины 23) эти платформы.The experimental design corresponds to the second half of the previous one, only the weight of the platforms differs, one of which is loaded with a set of weighting agents 15. We bring into interaction (by means of a compressed spring 23) these platforms.

Анализ результатов опыта показывает, что тележка, с закрепленным грузом 15, изменила скорость на меньшую величину, т. к. после взаимодействия прошла меньшее расстояние до полной остановки, поэтому масса тележки с грузом больше массы первой тележки.An analysis of the results of the experiment shows that the trolley, with the load 15 attached, changed the speed by a smaller amount, because after the interaction, there was a shorter distance to a complete stop, so the mass of the trolley with the load is greater than the mass of the first trolley.

Опыт 7. Измерение мощности двигателя платформы 7. Па платформе 7 закрепляют динамометр 14, вдоль рельсов 1 размещают демонстрационный экран 17, со шкалой, за крюк динамометра 14 цепляют модель физического тела 22 (брусок), который укладывают на рельсы. У конечных точекExperience 7. Measurement of the engine power of the platform 7. Pa platform 7 fix the dynamometer 14, along the rails 1 place a demonstration screen 17, with a scale, the model of the physical body 22 (bar) is hooked to the hook of the dynamometer 14, which is laid on the rails. At end points

перемещения тела 22, закрепляют микровыключатели 20, выводы которых связывают со входом электросекундомера. С помощью платформы 7 перемещают брусок, одновременно снимают показания приборов.the movement of the body 22, is fixed by microswitches 20, the conclusions of which are connected with the input of the electric stopwatch. Using the platform 7 move the bar, at the same time take readings.

Мощность определяют по формуле N А/Т, где А - механическая работа, которую рассчитывают по формуле : А F- S (где F - сила тяги, показываемая динамометром, S - пройденный путь).Power is determined by the formula N A / T, where A is the mechanical work, which is calculated by the formula: A F- S (where F is the traction force shown by the dynamometer, S is the distance traveled).

Опыт 8. Проверка формулы сложения перемещений. Относительность движения.Experience 8. Checking the formula for the addition of displacements. Relativity of movement.

На платформе 7 закрепляют съемный экран 16 (модель системы координат XiOiYi), вдоль рельсов 1 размещают демонстрационный экран 17, котором закрепляют модель неподвижной системы координат ХОУ. При включении привода перемещения 8 и движении платформы 7 отмечаем, что понятия или величины, характеризующие движение, относительны.A removable screen 16 (model of the XiOiYi coordinate system) is fixed on the platform 7, a demo screen 17 is placed along the rails 1, which is fixed to the fixed coordinate system of the HOU. When you turn on the drive movement 8 and the movement of the platform 7, we note that the concepts or quantities characterizing the movement are relative.

К величинам или понятиям относятся: траектория, путь, перемещение, покой, скорость, тело отсчета, координата.Quantities or concepts include: trajectory, path, movement, peace, speed, body of reference, coordinate.

Легко проверить по результатам опыта формулу сложенияIt is easy to verify the addition formula from the results of the experiment.

перемещений: t L где t -перемещение тела в неподвижнойdisplacements: t L where t is the motion of the body in motionless

системе координат (ХОУ), Si - перемещение тела подвижной системы координат (Xi Oi У ), 82 - перемещение подвижной системы координат (XjOiyi) относительно неподвижной системы координат (ХОУ). Опыт 9. Взаимодействие тел.coordinate system (HOW), Si - moving the body of the moving coordinate system (Xi Oi Y), 82 - moving the moving coordinate system (XjOiyi) relative to the fixed coordinate system (HOW). Experience 9. Interaction tel.

Сжатую пружину 23, связанную капроновой нитью, крепят на торце платформы 4, между нею и платформой 5, которые помещают на рельсы 1. Предварительно, на платформах закрепляют акселерометры 13 максимального действия. Капроновую нить пережигают нихромовой проволокой, на которую подают напряжение от выпрямителя ВС 24м.A compressed spring 23 connected by a nylon thread is fixed on the end of the platform 4, between it and the platform 5, which are placed on the rails 1. Previously, accelerometers 13 of maximum action are fixed on the platforms. The kapron filament is burned out with a nichrome wire, to which voltage is supplied from a 24m aircraft rectifier.

Повторим подобный опыт, по массу второй тележки увеличим в два раза. Опыт подтверждает, что показания второго акселерометра в 2 раза меньше показания первого, т.е. отношение ускорений в данном опыте:We repeat this experiment, double the mass of the second trolley. Experience confirms that the readings of the second accelerometer are 2 times less than the readings of the first, i.e. the ratio of accelerations in this experiment:

а, .,uf, от,a,., uf, from,

21, а отношение масс: , т.е. -2-1 21, and the mass ratio:, i.e. -2-1

«2 IЩ а Щ"2

Отношение модулей ускорений двух взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс и не зависит от характера взаимодействия, что свидетельствует из опыта. Опыт 10. Проверка Закона сохранения импульса при ударе двух тел.The ratio of the acceleration moduli of two interacting bodies is equal to the inverse ratio of their masses and does not depend on the nature of the interaction, as evidenced by experience. Experience 10. Checking the Law of conservation of momentum upon impact of two bodies.

Для проведения опытов используем платформы 4 и 5. Платформу 4 снабжают съемным зацепом 9, закрепленным у одного из ее концов и буфером 10, выполненным в виде пружины зафиксированным на торце этого же конца платформы. Платформу 5 снабжают съемным крюком И. При моделировании упругого удара платформы 4 и 5 сталкивают таким образом, чтобы в пружину буфера 10 врезался торец платформы 5 не снабженный съемным крюком 11. Отмечаем, что после упругого удара платформы 4 и 5 разъезжаются на некоторое расстояниеFor experiments we use platforms 4 and 5. Platform 4 is equipped with a removable hook 9 fixed at one of its ends and a buffer 10 made in the form of a spring fixed at the end of the same end of the platform. The platform 5 is equipped with a removable hook I. When modeling the elastic impact of the platforms 4 and 5, they are pushed in such a way that the end of the platform 5 does not have a removable hook 11 crashed into the spring of the buffer 10. We note that after the elastic impact the platforms 4 and 5 are separated by a certain distance

Массы тележек одинаковы, скорости до взаимодействия равны по модулю, тогда Ш Vj т2 V2 или pi р2.The masses of the bogies are the same, the velocities before the interaction are equal in absolute value, then W Vj t2 V2 or pi p2.

Выполняется закон сохранения импульса для упругого удара:The law of conservation of momentum for an elastic impact is satisfied:

Р1 + 0P1 + 0

При моделировании неупругого удара платформы 4 и 5 сталкивают таким образом, чтобы в пружину буфера 10 врезался торец платформы 5 снабженный съемным крюком 11. Отмечаем, что после неупругого удара платформы 4 и 5 остаются на месте, поскольку крюк 11 не дает разжаться пружине буфера 10, сжатой при ударе платформ.When modeling inelastic impact, platforms 4 and 5 are pushed so that the end of platform 5 crashed into the spring of buffer 10 and equipped with a removable hook 11. We note that after inelastic impact, platforms 4 and 5 remain in place, since hook 11 prevents the buffer 10 from being unclenched, compressed upon impact of platforms.

Анализ результатов опыта показывает, что и для неупругого удара закон сохранения импульса выполняется; т.е. pi + р2 ОAn analysis of the results of the experiment shows that, for an inelastic impact, the law of conservation of momentum is satisfied; those. pi + p2 O

описано. В данном описании приводились только те из опытов, которые позволяли продемонстрировать работу узлов устройства.described. In this description, only those experiments were given that made it possible to demonstrate the operation of the device nodes.

Автор-заявительApplicant Author

Марченко A.M.Marchenko A.M.

От имени заявителя - Управления народного образования администрации Приморского края, начальник управленияOn behalf of the applicant - Public Education Directorate of the Primorsky Territory Administration, Head of the Directorate

Межонов К.А.Mezhonov K.A.

Claims (4)

1. Прибор для демонстрации законов механики, включающий направляющую, снабженную регулируемыми по высоте опорами и барьерами на концах, платформы, размещенные на направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, привод перемещения платформ, измерительный комплекс, включающий демонстрационный экран и электросекундомер, отличающийся тем, что направляющая выполнена в виде двух параллельных рельсов, кроме того, число платформ не менее трех, они снабжены катками, причем одна из платформ выполнена самоходной, при этом первая из несамоходных платформ снабжена съемным зацепом, закрепленным у одного из ее концов, и буфером, выполненным в виде пружины и съемно зафиксированным на торце этого же конца платформы, а вторая несамоходная платформа снабжена съемным крюком, установленным с возможностью взаимодействия с зацепом первой платформы, причем все платформы снабжены узлами для фиксации на них приборов измерительного комплекса, который включает в себя хронограф, акселерометры максимального действия, динамометр, предпочтительно дисковый, кроме того, состав комплекта включает, набор грузов-утяжелителей и съемный экран, длина которого соответствует длине самоходной платформы, кроме того, демонстрационный экран, выполнен в виде вертикально размещенной полосы, снабженной опорами, длина которой соответствует рабочей длине направляющей.1. A device for demonstrating the laws of mechanics, including a guide equipped with height-adjustable supports and barriers at the ends, platforms placed on the guide with the ability to move along it, a drive for moving the platforms, a measuring system, including a demonstration screen and an electric stopwatch, characterized in that the guide made in the form of two parallel rails, in addition, the number of platforms is at least three, they are equipped with rollers, and one of the platforms is self-propelled, the first of which is non-self-propelled the platforms are equipped with a removable hook fixed at one of its ends, and a buffer made in the form of a spring and removably fixed on the end of the same end of the platform, and the second non-self-propelled platform is equipped with a removable hook mounted to interact with the hook of the first platform, and all platforms are equipped nodes for fixing on them the instruments of the measuring complex, which includes a chronograph, accelerometers of maximum action, a dynamometer, preferably a disk, in addition, the kit includes, a set of weighting materials and a removable screen, the length of which corresponds to the length of the self-propelled platform, in addition, the demonstration screen is made in the form of a vertically placed strip equipped with supports, the length of which corresponds to the working length of the guide. 2. Прибор для демонстрации законов механики по п. 1, отличающийся тем, что катки платформ снабжены ребордами. 2. A device for demonstrating the laws of mechanics according to claim 1, characterized in that the platform rollers are equipped with flanges. 3. Прибор для демонстрации законов механики по п. 1, отличающийся тем, что хронограф выполнен в виде электрического двигателя, предпочтительно малооборотного, с частотой вращения 60 об/мин, на валу которого, перпендикулярно оси вращения, закреплен пишущий элемент, например кисть, при этом хронограф зафиксирован на платформе с возможностью взаимодействия пишущего элемента с поверхностью демонстрационного экрана, размещенного вдоль рельсов. 3. A device for demonstrating the laws of mechanics according to claim 1, characterized in that the chronograph is made in the form of an electric motor, preferably low speed, with a rotation speed of 60 rpm, on the shaft of which, perpendicular to the axis of rotation, a writing element is fixed, for example, a brush, this chronograph is fixed on the platform with the possibility of interaction of the writing element with the surface of the demonstration screen, placed along the rails. 4. Прибор для демонстрации законов механики по п. 1, отличающийся тем, что электросекундомер снабжен дистанционными выключателями.

4. A device for demonstrating the laws of mechanics according to claim 1, characterized in that the electric stopwatch is equipped with remote switches.