Прибор для демонстрации ударных явлений

)5 6 09 В 23/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Богско АРтрациенона ции и задач.,ЬЭ сО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4806122/1222) 22,12.8946) 15.02.92. Бюл. М 671) Краматорский индустриальный(56) Тарг С,М. Краткий курс теорети механики; М,: 1986, с.403, (54) ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ НЫХ ЯВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к демонс онным приборам по физике и направл повышение наглядности демонстра расширение диапазона решаемых Изобретение относится куч бриалам по теоретической мехаке, а именно кдемонстрационнприменяемым в учебном процглядной иллюстрации различмеханики,Известен прибор, с помощью которого можно продемонстрировать явление удара. Шар, скатываясь по наклонной плоскости, ударяется о неподвижную преграду,Однако при использовании этого и рибо-. ра не могут быть получены качественные характеристики явления удара, т,е. область применения известного прибора слишком узка.. Более целесообразно для демонстрации ударных явлений применять прибор, содержащий два груза шаровидной формы, подвешенные на нитях, Первый шар отклоняют на угол а и отпускают без начальной скорости. После удара второй шар отклоняОдин из грузов установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по дуге окружности, центр которой находится в точке ,подвеса второго груза, а радиус й выбирается из выражения й = + г 1+ г 2 зп а, где - длина подвеса; г 1 - радиус подвешенного груза; г 2 - радиус скатывающегося груза; й- угол между прямой линией, соединяющей точки соприкосновения первого груза с боковинами желоба и его радиусом, После соударения шаров замеряют скорость отклонения подвешенного груза посредством датчика и по известной формуле определяют коэффициент восстановления при центральном ударе, 1 з.п. ф-лы, 3 ил,ется на угол ф. Прибор позволяет определить коэффициент восстановления при центральном ударе,Основной недостаток известного прибора заключается в низком качестве демонстраций опыта, а именно в трудности обеспечения центрального удара. При демонстрации возможно неточное отклонение шара(смещение его в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа), вследствие чего движение шаров происходит в разных плоскостях, т,е. центральный удар не будет обеспечен. Искаженная картина может произойти также вследствие закручивания связки, 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 опять будет на центральном.1712955 4, Кроме того, определенные трудности заключаются в регистрации отклонения шаров до и после удара. И наконец, известный прибор не позволяет проследить изменение коэффициента восстановления в зависимости от массы и материалов соударяемых шаров, а также определить скорость их до и после соударения, т.е. имеет весьма узкую область применения при недостаточной наглядности демонстрации.Целью изобретения является повышение наглядности и расширение диапазона решаемых задач.Поставленная цель достигается тем, что второй груз установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по дуге окружности с центром в точке подвеса первого груза, радиус й определяется выражениемй= + г 1+ г 2 зи а,где- длина связки; г 1 - радиус подвешенного груза; г 2 - радиус второго груза, а - угол между прямой, соединяющей точки соприкосновения второго груза с боковинами наклонного желоба и его радиусом; при этом подвешенный груз установлен с возможностью перемещения вдоль связки, выполненной в виде тонкого стержня, который снабжен регистрирующим скорость его отклонения устройством.Установка второго груза.в направляющих с возможностью перемещения вдоль наклонного желоба йсключает возможность движения шаров в разных плоскостях, т,е.повышает наглядность за счет безусловного . обеспечения центрального удара. Основное преимущество заключается в выполнении наклонного желоба по дуге окружности, центр которой находится в точке подвеса первого груза, а радиус й определяется соотношением й =+ г 1 + г 2 зи а.Такая конструкция наклонного желоба позволяет обеспечить точное центральное соударение шаров. Кроме того, отсутствие связки при втором грузе исключает недостатки, присущие нити (закручивание, провисание) что в конечном .результате приведет к повышению наглядности. Выполнение наклонного желоба по дуге окружности указанного радиуса позволяет производить смену второго груза, изменяя его размеры и материал, а также исключить воэможность неточного скатывания по плоскости. При этом имеется возможность выставить первый груз (перемещая его вдоль связки, выполненной в виде стержня) таким образом, чтобы выполнялось условие й = ++ г 1 + г 2 эи а, что приведет к расширениюдиапазона решаемых задач (можно определить коэффициенты восстановления при со- .5 ударении тел, изготовленных из различныхматериалов), И наконец, снабжение прибора регистрирующим устройством позволяетс требуемой точностью замерить угол отклонения (а одновременно и скорость после10 удара) первого шара, а следовательно, более качественно и наглядно проде-,монстрировать опыт, а в дальнейшем сдостаточной точностью определять коэффициент восстановления,15 Ряд перечисленных признаков прибораизвестен. Например, установка груза в верхней части наклонного желоба с возможностью перемещения вдоль этого желоба.Однако такая установка шара с целью де 20 монстрации ударных явлений ранее не производилась.Неизвестно применение наклонногожелоба, выполненного по дуге окружности,центр которой находится в точке подвеса25 одного из соударяемых грузов, а радиус йопределяется из соотношения й = + г 1++ г 2 зи а, что в целом приводит к повышению наглядности демонстрации ударных явлений.30 Известна конструкция математическогомаятника, кода груз установлен на связке ввиде тонкого стержня. Известны также случаи перемещения груза вдоль стержня,Однако в данном случае известный при 35 знак выступает в новом качестве, а именноперемещение шара вдоль связки позволяетобеспечить центральный удар двух тел, чтоприменено впервые.На фиг,1 представлен прибор для де 40 монстрации ударных явлений (без одной изстоек 14), общий вид; на фиг.2 - вид А нафиг,1; на фиг,3 - схема расположения грузав желобеПрибор для демонстрации ударных яв 45 лений содержит два груза шаровидной формы (фиг.1). Груз 1 с помощью связки 2соединен с неподвижной точкой 3 подвеса,а второй груз 4 установлен с возможностьюперемещения по наклонному желобу, боко 50 вины б которого выполнены по дуге окружности, центр которой находится в точке 3подвеса первого груза 1, а радиус й определяется выражениемй =+ г 1 + ггзи а,.55где- длина связки 2;г 1 - радиус подвешенного груза 1;г 2 - радиус груза 4,При этом подвешенный груз установленс возможностью перемещения вдоль связ1712955 45 50 55 ки, Перемещение осуществляется с помощью фиксатора 7 и микрометрическоговинта 8 вдоль связки-стержня 2, которыйснабжен регистрирующим устройством 9 сдатчиком 10. Второй груз в начальном положении удерживается прижимом 11, имеетвозможность перемещения по желобу, а после соударения поступает в приемный бчнкер 12, выполненный в установочной плите13, на которой размещены монтажные стойки 14 с ребрами 15 жесткости.Цикл работы осуществляют следующимобразом,Груз 1 с помощью микрометрическоговинта 8 выставляют в зависимости от радиуса груза 4 таким образом, чтобы выполнялось соотношение В =+ г 1 + г 2 зп а,Отпуская прижим 11, освобождают груз 4,который перемещается по желобу 5 (фиг.3).При этом шар касается боковин желоба в 20двух точках, обеспечивая устойчивое перемещейие. Такой вид желоба позволяет производить смену грузов 2, т,е. использоватьшары разного диаметра, Далее груз 2 (т.е.,шар) ударяется о груз 1 со скоростью чг, 25которая фиксируется датчиком 10 регистрирующего устройства 9. Происходит центральный удар двух тел. Скорость ч 1 груза 1после удара также фиксируется регистрирующим устройством 9. По известной формуле может быть вычислен коэффициентвосстановления(М+Мг д М 2 ч 2 35 где М 1 и М 2- соответственно массы первого и второго грузов,Массы грузов при проведении лабораторных работ студенты вычисляют, зная 40 объем шаров и удельную массу материалов шаров,Использование прибора для демонстрации ударных явлений позволит повысить наглядность и расширить диапазоны решаемых задач.Кроме того, предлагаемый прибор может быть использован в качестве лабораторной установки при определении коэффициента восстановления при центральном ударе, что способствует развитию у студентов интереса к изучению темы: "Теория удара", т.е, повышению эффективности учебного процесса за счет более полного усвоения учебного материала,Формула изобретения 1. Прибор для демонстрации ударны:; явлений, содержащий два груза шаровидной формы, один из которых с помощью связки соединен с неподвижной точкой подвеса, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения наглядности, второй груз установлен с возможностью перемещения по наклонному желобу, поверхность которого выполнена по,дуге окружности, центр которой находится в точке подвеса первого груза, а радиус Й определяется выражением: Я =+ г + г 2 зи а, где- длина связки; г - радиус подвешенного груза; гг - радиус второго груза; а - угол между прямой, соединяющей точки соприкосновения вто, то грУза с боковинами наклонного желоба и его радиусом.2, Прибор по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач, подвешенный груз установлен с возможностью перемещения вдоль связки, выполненной в виде тонкого стержня, который снабжен регистрирующим скорость его отклонения устройством.1712955 йе 0 оставитель Е,Водолзскехред М.Моргентал р Л.Бескид дактор С.Лисина о Зака Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 537 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5