Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью

(51) ГОСУД АРСПО МЗОБПРИ ГНН ВЕННЫЙ НОМИТЕТТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМСССР,р ОБРЕТЕ ТЕЛЬСТВУ оторую обучаь при изображеМодель содерорме имитируеела, выполнен- ость из трех ский хнич) орых проз й объем е льство СССР 3/04, 1974. й: 4 мои траци плосо тел(57) Изобмоделям иизучении ож ч Р и стереотения демонст это тем но все щая пло еку ечение тела кость, сам форме геом ческои крив лини учебнымечений ге ью и может ии н ометрии. яется повыдля демон кого тела ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свиде92911, .кл. С 09 ВУчебная модель длсечения геометрическо костью(54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ СЕЧЕГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ТЕЛА ПЛОСКОСТЫО ие относится к учебнымт использоваться притательной геометрии,трии и черчения. Целью из ляется повышение наглядно ации сечения. Достигается что имитируются одноврем ри составляющие сечения: Изобретение относитс моделям для демонстраци метрических тел плоскос использоваться при изуч тательной геометрии, ст и черчения.,Целью изобретения яв шение наглядности модел рации сечения геометрич плоскостью. очерчиваюшей сечение, кемые должны представлятнии сечения на бумаге.жит емкость и сосуд в фмого геометрического т ные прозрачными, и жидк компонентов, один из ко ный, заполняющий основн костей, а два других с меньшей плотностью окрашены в различные цвета и, находясь соответственно в полости емкости и сосуда, имитируют секущую плоскость и сечение. Контур сечения при этом имитируется сечением стенки сосуда на границе окрашенных компонентов жидкости, разделяемых этими стенками. Сосуд удерживается в центре емкости устройством на основе винта, гайки-каретки, червяка и червячного колеса со штангой для крепления сосуда, обеспечивающим поворот, вертикальное перемещение и фиксацию последнего в любом положении. Представлено 2 варианта выполнения механизма вертикаль ного положения тела. 5 з,п. ф-лы, 7 ил На фиг.1,2 и 3 изображена модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью соответственно во фронтальной, профильной и горизонтальной проекциях; на фиг.4 и 5 устройство фиксации геометрического тела в емкости во фронтальной проекции и в обозначенном на ней выносном разрезе соответственно; на фиг.б и 7 - вариант модели, содержа 1564680щий гибкие трубопроводы для сообщения тела с атмосферой и емкостью.Модель для демонстрации сечениягеометрического тела плоскостью со 5держит прозрачную емкость 1, выполненную, например, иэ силикатного илиорганического стекла, прозрачное исследуемое тело в виде сосуда 2 из того же материала в форме имитируемогогеометрического тела, помещенногов емкость и закрепленного в ее центре посредством устройства фиксациисосуда в различных положениях. Этоустройство состоит из самотормозящихся винтовой и червячной передач.Гайка 3 винтовой пары выполняет рольподвижной каретки и посажена навертикальную направляющую 4. Верти 1 кальное положение занимает и винт 5 2 Огайки. Червячное колесо 6 посаженона горизонтальную штангу 7, установленную в гайке-каретке 3 с возможностью вращения вокруг. своей продольной оси. Обращенный к центру емкости )5конец штанги предназначен для крепления сосуда 2, имитирующего геометрическое тело. Для этого на сосуде выполнен прилив 8 под отверстие дляштанги. Шпонки 9 и 1 О на концах штан- Оги обеспечивают поворот сосуда 2 совместно с червячным колесом. Червяк 11также установлен в гайке-каретке 3 ввертикальное положение и связан верти 35кальным валом 12 с рукоятью 13 длявращения червяка, расположенной за.пределами емкости. Для вращения винта5 служит рукоять 14 на его верхнем,выступающем из емкости конце,Направляющая 4, винт 5 и вал 12смонтированы на одной из стенок емкости 1, для чего у ее днища и у верхнейкромки выполнены приливы под отверстия под эти детали. Сверху емкостьзакрыта прозрачной крышкой 15.Полости сосуда и емкости заполнены трехкомпонентной жидкостью, основная часть 16 которой с большей плотностью и является прозрачной. Одиниз компонентов 17 жидкости с меньшейплотностью окрашен и находится наповерхности прозрачной жидкости внутри сосуда 2, Второй из компонентов18 жидкости с меньшей, чем у прозрачной жидкости, плотностью находится на ее поверхности в емкости 1,т.е. за пределами сосуда, и такжеокрашен, но в другой цвет. Количество компонентов жидкости с малой плотностью определяется иэ условиядостаточности образования на поверхности прозрачного компонента, тонкого, окрашенного в два цвета слояФРимитирующего секущую плоскость и само сечение. Необходимым условием яв,пяется также несмешиваемость и нерастворимость компонентов жидкостидруг в друге, а также минимальная адгезия со стенками сосуда и емкости,Полость сосуда в нижней части,заполненной прозрачным компонентомжидкости, сообщена с полостью емкости через отверстие 19, а в верхнейчасти, находящейся над поверхностьюокрашенных компонентов жидкости,с атмосферой через отверстие 20.На фиг,4 и 5 приведен вариантконструкции устройства перемещенияи фиксации сосуда, согласно которомунаправляющая объединена с вертикальным валом червяка. Здесь вертикальный вал 21 червяка установлен с возможностью вращения в приливах емкости посредством радиально-упорныхподшипников 22 и связан с червякомшпонкой 23. Для осевой подвижностичервяка совместно с гайкой-кареткойшпоночный паз 24 в валу превышаетдлину шпонки, Червячное колесо ивинт также могут устанавливатьсяпосредством радиально-упорных подшипников 25 и 26 для плавного ихвращения с минимальным усилием, Наверхних концах винта и вала выполнены квадратные хвостовики 27.и 28 подрукоятки. В качестве прозрачного компонента жидкости целесообразно применять такой, который обладает смазывающими свойствами, поскольку рабочие,поверхности подвижных сопрягающихсядеталей узлов устройства фиксациипостоянно находятся в нем.Выполнение винтовой и червячной пар самотормоэящими-ся исключает поворот и опускание сосуда под действием силы тяжести,Дпя того, чтобы исключить попада-. ние одного компонента жидкости в полость второго, угол поворота горизонтальной штанги и перемещение гайки- каретки ограничивают упорами, например, установленными на винте в виде спаренных контргаек 29 и 30 и на червячном колесе в виде пальца 31. Упоры не допускают окунания отверстия 20 в жидкость, расположенную в емкости 1, На фиг.6 и 7 показан вариант, в котором модель содержит гибкиетрубопроводы 32, 33, герметично соединенные с телом для сообщения его сатмосферой и емкостью. Наличие трубо-проводов 32, 33 также позволяет исключить смешение компонентов жидкости,Позицией 34 на схемах обозначеннеокрашенный контур сечения на границе двух окрашенных компонентов 17и 18 жидкости.При демонстрации сечения геометрического тела плоскостью работа модели заключается в следующем.Вращением винта 5 и вертикальноговала 12 устанавливают сосуд, выполненный в Форме имитируемого геометрического тела, в частности конуса, вопределенное относительно окрашеннойповерхности жидкости положение, имитируя тем самым сечение геометрического тела в нужном для демонстрацииместе. Пусть, например, имитируемаяплоскость рассекает конус параллельно его оси (фиг.1-3). Поскольку полости емкости 1 и сосуда 2 сообщены,то независимо от положения последнего уровень жидкости в обеих полостяхбудет устанавливаться один и тот же.Следовательно, окрашенная в другойцвет поверхность 17 в сосуде будетимитировать сечение геометрического тела указанной плоскостью. Благодаря тому, что узкая полоска 34сечения сосуда на границе между двумя окрашенными в разные цвета компонентами 17 и 18 жидкости не будетиметь окраски, являясь стенками сосуда 2, обеспечивается ймитация контура сечения. Наличие контура 34 нарядус имитацией секущей плоскости (18) исечения (17) повышает наглядностьФормы сечения, его образования ипоследующего воспроизведения обучаемыми на бумаге. Так, согласно относительному положению секущей плоскости и геометрического тела на фиг.13 неокрашенный контур 34 имитируетсобой линию гиперболы. Если из этого положения сосуд 2 вращением винта5 перемещать вверх, обучаемые наглядно убедятся, как меняется Формагиперболы по мере приближения секущей плоскости к оси конуса, постепенно превращаясь в равнобедренныйтреугольник; когда секущая плоскостьсовместится с осью, и который затем постепенно перейдет вновь в гиперболу при расположении секущейплоскости параллельно оси конуса подругую ее сторону,5Поворотом сосуда 2 посредствомвращения вертикального вала 2 можно имитировать превращение линии сечения (контура 34) из гиперболы (исходное положение) в параболу (секущая плоскость параллельна образующей конуса), параболы - в эллипс(секущая плоскость пересекает обеобразующие конуса) и далее - в окружность (секущая плоскость параллельна основанию конуса).Таким образом, модель позволяетнаглядно продемонстрировать все возможные случаи сечения геометрического тела плоскостью, причем в любом20 месте при плавном переходе из одного углового или плоскопараллельного положения - в другое. Наглядностьусиливается тем, что при демонстрации имитируются все необходимые сос 25 тавляющие сечения: секущая плоскость;сечение, окрашенное в отличный отнее цвет; линия сечения в форме тойили иной геометрической кривой,зависящей от положения секущей плоскости,30 Имитация линии сечения облегчает усвоение обучаемыми правильного представления ее формы при изображениина бумаге.Формула изобретения1. Модель для демонстрации сечения геометрического тела плоскостью,содержащая прозрачную емкость с 4 О прозрачной жидкостью, жидкостнымокрашенным имитатором секущей плоскости с плотностью меньшей, чем упрозрачной жидкости, исследуемоепрозрачное тело и средство для уста новки тела в емкости в заданное угловое положение, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения наглядности, тело выполнено полым с двумя отверстиями для сообщения с атмос Ферой и прозрачной жидкостью, при.этом на поверхности прозрачной жидкости внутри тела модель содержитжилкостный имитатор сечения тела сплотностью меньшей, чем у 1 прозрачной жидкости, и цветом, отличнымот цвета имитатора секущей плоскостив емкости.2. Модель по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она содержитгерметично соединенные с телом гибкие трубопроводы для сообщения телас атмосферой и емкостью,3, Модель по п,1, о т л и ч а юш, а я с я тем, что она имеет механйзм перемещения тела вдоль нормалик имитатору секущей плоскости.4. Модель по п.3, о т л и ч а ющ а я с я тем, что механизм перемещения тела вдоль нормали к секущейплоскости состоит из направляющейЙ самотормозящейся передачи - винт -гайка, закрепленных в емкости, приэтом винт параллелен направляющей,гайка связана с направляющей с возможностью перемещения вдоль нее, атело связано посредством штанги сгайкой с возможностью поворота вокруг штанги. 5. Модель по п.4, о т л и ч а ющ а я с я тем, что средство для установки тела в заданное угловое положение выполнено в виде червячной передачи, червячное колесо которойжестко закреплено на штанге, а червяк закреплен в гайке с возможностьювращения.1 О6. Модель по п. 4, о т л и ч а ищ а я с я тем, что средство для установки тела в заданное угловое положение выполнено в виде червячной передачи, червячное колесо которой жестко закреплено на штанге, червяк закреплен на направляющей посредством подвижного в осевом направлении соединения, а направляющая закреплена в емкости с возможностью вращения,1564680 б г,1 Составитель О. КроитоТехред И.Моргентал Максииишинец Коррек Спесивых едакт 38 одпис НИИП роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 осударственного комитета п 11303 э Москва, Жзобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаущская наб., д, 4/5