Прибор по механике

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Сов етсиикСоциапистическикРеспубликОпубликовано 15,01.83, Бктллетень М 2Дата опубликования описания 15. 01. 83 яо делам кзабретевкй и еткрытяйий госуд воссоеди Днепропетров 71) Заявител ти м 4) Р ПО МЕХАНИК вляется расшых задач путии превращендругой. Прибор относится к наглядным учебным пособиям по механике, предназначен для демонстрации, влияния внутренних сил на изменение кинетическойэнергии и для иллюстрации превраще-.ния одного вида механической энергиив другой.Известны приборы по механике длядемонстрации закона сохранения момента Г 13 и 2,1Недостатком этих .приборов являетсяограниченность демонстрационных возможностей иэ-эа отсутствия в них упругих элементов, создающих внутренниесилы. 1Известен также прибор по механике,содержащий двуплечий рычаг, установленный на основании, грузы, подвижнорасположенные на плечах рычага, и фиксаторы для удержания грузов в исходном положении3Для демонстрации перехода энергиииз одного вида в другой этот приборне пригоден. фФМ ац, твенный университет ия Украины с Россией Целью изобретения рение диапазона рощае обеспечения демонстра одного вида энергии в Поставленная цель достигается тем что прибор по механике, содержащий двуплечий рычаг. установленный на основании с возможностью вращения, гру" зы, подвижно расположенные на плечах рычага и фиксаторы.для удержания гру" зов в исходном положении, имеет цилин дрические пружины, соединенные с гру" зами и рычагом в его центре вращения, барабан, жестко закреплеиный в центре рычага, установленную на основании градуированную стойку с закрепленным на ее свободном конце роликом и перекинутую через ролик нить, несущую на одном конце дополнительный груз, а другим концом закрепленную на барабане.На чертеже представлен прибор по механике.Прибор состоит из рычага 1 с барабаном 2, установленным на подшипниковой опоре 3, грузов ч, установленных подвижно на рычаге 1, пружин 5, соединенных с грузами ч и рычагом 1 вего центре вращения, На оси установлена втулка 6, рычажные Фиксаторы 7,шарнирно закрепленные внутри рычага 1,5 1 О из начального в конечное положение,угловая скорость рычага с грузами Йнесколько увеличивается, изменяетсякинетическая энергия грузов и рычагас барабаном. 40Измеряя начальную и конечную угловые. скорости и вычисляя моменты инерции системы в ее начальном или конеч 45 ном положениях, подсчетом изменения кинетической энергии и работы сил упругости пружин (внутренних сил) убеждаются в их равенстве.Демонстрация превращения потенциальной энергии упругих элементов (пружин 5) в кинетическуюэнергию системы, а затем кинетической энергии в потенциальную энергию сменного груза 11 выполняется следующим образом.Растягивая пружины 5, подвижные грузы ч устанавлИвают в крайне отдаленном от оси вращения. положении и связанные с нажимным штифтом 8, помещенным в центре вращения рычага над втулкой 6. Фиксаторы состоят из собачки 9 и зубчатых реек 1 О. Сменные грузы 11 закреплены на подвеске 12 нитью 13, переброшенной через направляющие ролики 1 ч, 15 и 16 и намотан ной на барабан 2. Ролики установлены на стойках 17 и 18 основания прибора 19. На вертикальной стойке 17 имеется градуированная шкала. Длина нити должна быть такой, чтобы при полном ее сматывании с барабана подвеска 12 не касалась основания 19,Прибор работает следующим образом.Демонстрация влияния работы внутренних сил на изменение кинетической энергии осуществляется при снятой с барабана 2 нити 13.Рычагу 1 с зафиксированными грузами 1 защелками 7 сообщают начальную угловую скорость. Нажатием штифта 8 грузы ч освобождаются и под действием сил упругости пружин 5 перемещаются в напоавлении к оси вращения барабана. Конечное их положение Фиксирустся собачками 9. При этом сила упругости пружин (внутренние силы) совершают работу на перемещение грузов это положение Фиксируют рычажными защелками 7.Прикрепив нить 13 к барабану 2 и вращая рычаг с барабаном, устанавливают сменный груз 11 на некоторую начальную высоту, определяемую по градуированной шкале на стойке 17. Затем представляют прибор действию сил тяжести груза 11, который, опускаясь, приводит во вращательное движение рычаг 1 с подвижными грузами 4. Когда груз 11 достигнет наинизшего положения, рычаг с барабаном продолжает вращенйе, нить начинает наматываться на барабан, а груз подниматься вверх. При прекращении движения прибора груз 11 достигает начальной высоты, Бсли при повторном опускании подвески с грузом 11 с начальной высоты в нижнем его положении нажать на штифт 8, то грузы ч освободятся и под действием сил упругости пружин 5 переместятся от концов рычага к середине ее, при этом кинетическая энергия системы возрастет на величину, равную работе сил упругости пружин на соответствующих перемещениях грузов 1.Это приращение кинетической энер.гии при последующем движении системы до ее остановки будет затрачено на увеличение потенциальной энергии груза 11 при подъеме его на некоторую высоту сверх начальной.Таким образом, работа, затраченная на подъем груза 11 сверх начальной высоты, равна уменьшению потенциальной энергии пружин при перемещении грузов 1 от концов рычага к ее середине. При этом наглядно демонстрируется превращение потенциальной энергии деформированных пружин в кинетическую энергию системы и последней - в потенциальную энергию подъеча груза..Прибор по механике позволяет наглядно расширить диапазон демонстрируемых задач путем демонстрации многократного превращения одного вида механической энергии в другой и наоборот, что повышает усваимость учащимися демонстрируемых положений механики,Формула изобретенияПрибор по механике, содержащий двуплечий рычаг, установленный. на осно-. вании с возможностью вращения, грузы подвижно расположенные на плечах ры59895736чага., и фиксаторы для удеРжания гру- нить, несущую на одном конце дополнизов в исходном положении, о т л и " ,тельный груз, а другим концом закрепч.а ю щ и й с я тем, что, с целью рас- ленную на барабане.ширения диапазона решаемых задач путемобеспечения демонстрации превращения, Источники информации,одного вида энергии в другой, он име" принятые во внимание при экспертизеет цилиндрические пружины, соединен-. Авторское свидетельство СССРные с грузами и рычагом в его центреИ 500539, кл. С 09 В 23/06, 28.05.76,вращения, барабан, жестко закреплен" . 2. Авторское свидетельство СССРный в центре .рычага, установленную 0 Ю 254231, кл. 6 09 В 23/06, 11.1. 70.на основании градуированную стойку с 3. Авторское свидетельство СССРзакрепленным на ее свободном конце У 822237, кл. 6 09 В 33/06, 15,04.80роликом и перекинутую через .ролик (прототип), Э 857 З