устройство для изучения законов механики

Формула изобретения

Устройство для изучения законов механики, содержащее беговую дорожку с линейной шкалой, разборный штатив с крестообразной муфтой и лапкой с фигурными губками, грузы с подвесными крючками, шкив с петлеобразной подвеской, цилиндрическую пружину с крючками на концах, рычаг с рядом равномерно продольно расположенных отверстий, динамометр, металлический шарик, отличающееся тем, что оно снабжено корпусом с крышкой, корпус выполнен в виде пенала со стенками и днищем, передняя стенка ниже трех остальных, снабженных пазами, расположенными на уровне обреза передней стенки, днище снабжено фиксаторами, выполненными в виде продольных полос, расположенных вдоль задней и боковых стенок, а внутренняя полость пенала снабжена ложементами для размещения элементов штатива, грузов, шкива, шарика, динамометра, пружины и щелевым пазом для беговой дорожки и рычага, при этом устройство дополнительно снабжено размещенными в отдельных ложементах бруском с крючком, шаблонной опорой, гибкой нитью, лентой измерительной, стаканом лабораторным, сосудом отливным, выполненным в виде стакана, днище которого снабжено патрубком, с размещенной в нем пробкой с трубкой, причем часть трубки, находящаяся внутри сосуда, изогнута к его стенке, а торец этой части расположен ниже открытого торца сосуда, а другой торец трубки выступает за торец пробки, беговая дорожка и рычаг выполнены в виде уголков, причем одна из сторон уголка беговой дорожки снабжена внутренней и внешней линейными шкалами, а на другой стороне уголка в зоне конца шкал выполнено отверстие, рычаг снабжен центральным отверстием, при этом внешняя сторона передней стенки корпуса снабжена дополнительным, выполненным в виде бруска опорным элементом с глухими резьбовыми отверстиями: одним на верхней плоскости для закрепления стержня штатива и другим торцевым - для дополнительного крепежного винта, крышка снабжена передней торцевой рейкой, причем внутренняя и внешняя поверхности ее сторон выполнены с разными коэффициентами трения, а на внутренней ее поверхности закреплена продольная резиновая лента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам обучения учащихся средних учебных заведений различного уровня на уроках физики, а именно к устройствам для проведения лабораторных работ при изучении раздела "Механика" школьного курса физики. Устройство может быть использовано и при проведении различных экспериментальных работ по изучению различных законов механики.

Известны технические решения по патентам РФ 2026572, 2063064, кл. G 09 В 23/06, недостатком которых является то, что они позволяют проводить опыты только по определенным законам физики и не охватывают всего аспекта законов в разделе "Механики" школьного курса физики.

Известен "Прибор для демонстрации законов механики" по полезной модели 13111, G 09 В 23/06, 1999 г., используемый для демонстрации законов механики в учебном процессе. Прибор включает демонстрационный экран, снабженную регулируемыми по высоте опорами направляющую, выполненную в виде двух параллельных рельсов, по которым перемещаются платформы. Платформы снабжены измерительными приборами, набором грузов - утяжелителей, а одна из платформ выполнена самоходной. Однако такое техническое решение не позволяет демонстрировать весь аспект физических лабораторных работ по механике в объеме школьной программы.

Наиболее близким техническим решением является "Устройство для проведения лабораторных работ по механике", по свидетельству на полезную модель 14690, кл. G 09 В 23/06, 2000 г. Устройство включает выполненную двутавровую беговую дорожку с линейной шкалой, грузы с подвесными крючками, шарик металлический, шкив с петлеобразной подвеской, разборный штатив с крестообразной муфтой и лапкой с фигурными губками и стержнем, цилиндрическую пружину с крючками на концах, рычаг с рядом равномерно продольно расположенных отверстий. Однако такое техническое решение неудобно в эксплуатации, так как все комплектующие устройство элементы находятся в разрозненном состоянии и при раздаче ученикам для проведения индивидуальных работ требует особого внимания учителя для обеспечения наличия, сохранности и комплектности всего набора устройства.

Технической задачей настоящего изобретения является создание такого устройства для изучения законов механики, которое обеспечивало бы проведения всего комплекса лабораторных работ при изучении раздела "Механики" школьного курса физики, было бы удобно в работе для учителя при обеспечении данным устройством как индивидуально каждого ученика, так и отдельных групп, а также удобства сбора устройств в конце урока, контроля сохранения его комплектности, транспортировки и хранения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено корпусом с крышкой, корпус выполнен в виде пенала со стенками и днищем, передняя стенка ниже трех остальных, снабженных пазами, расположенными на уровне обреза передней стенки, днище снабжено фиксаторами, выполненными в виде продольных полос, расположенных вдоль задней и боковых стенок, а внутренняя полость которого снабжена ложементами для размещения элементов штатива, грузов, шкива, шарика, динамометра, пружины и щелевым пазом для беговой дорожки и рычага, при этом устройство дополнительно снабжено размещенными в отдельных ложементах бруском с крючком, шаблонной опорой, гибкой нитью, лентой измерительной, стаканом лабораторным, сосудом отливным, выполненным в виде стакана, днище которого снабжено патрубком с трубкой, причем часть трубки, находящаяся внутри сосуда, изогнута к его стенке, а торец этой части расположен ниже открытого торца сосуда, а другой торец трубки выступает за торец пробки, беговая дорожка и рычаг выполнены в виде уголков, причем одна из сторон уголка беговой дорожки снабжена внутренней и внешней линейными шкалами, а на другой стороне уголка в зоне конца шкал выполнено отверстие, рычаг снабжен центральным отверстием, при этом внешняя сторона передней стенки корпуса снабжена дополнительным, выполненным в виде бруска опорным элементом, с глухими резьбовыми отверстиями, одним на верхней плоскости для закрепления стержня штатива и другим торцевым - для дополнительного крепежного винта, крышка снабжена передней торцевой рейкой, причем внутренняя и внешняя поверхности ее сторон выполнены с разным коэффициентом трения, а на внутренней ее поверхности закреплена продольная резиновая лента.

На фиг.1 представлено устройство для изучения законов механики, вид сверху, со снятой крышкой, на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг. 1, на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.4 - элемент I на фиг.1, на фиг.5 - отдельно крышка, на фиг. 6 - сечение по В-В на фиг.5, на фиг.7 - отдельно сосуд отливной.

Устройство для изучения законов механики состоит из корпуса 1 с крышкой 2, причем корпус 1 выполнен в виде пенала, со стенками 3 - передней, 4 - задней, 5 - боковых, 6 - днища. Передняя стенка 3 выполнена меньшей по высоте, чем остальные три, а на уровне обреза передней стенки во всех остальных трех, задней 4 и боковых 5 выполнены пазы 7, в которые заходит крышка 2. Днище 6 снабжено фиксаторами 8, выполненными в виде продольных полос и расположенных вдоль задней 4 стенки и боковых 5 стенок, вследствие чего при складировании одного корпуса на другой фиксаторы 8 упираются в выступающие части задней 4 и боковых 5 стенок и фиксируют от смещения один корпус относительно другого. Во внутренней полости корпуса 1 пенала выполнены ложементы для размещения различных элементов устройства. Вдоль задней стенки 4 выполнен ложемент 9 для размещения стержня 10 штатива с крестообразной муфтой 11, причем в ложементе 9 выполнено центральное цилиндрическое углубление 12 для размещения муфты 11. С правой стороны вдоль ложемента 9 выполнен ложемент 13 для лапки 14 с фигурными губками, причем этот ложемент 13 выполнен ступенчатым по глубине и с различными отделениями по ширине. Для размещения грузов 15, гибкой нити 16 выполнены цилиндрические ложементы соответственно 17, 18. Для бруска 19, динамометра 20, пружины 21, шаблонной опоры 22 выполнены соответственно прямоугольные ложементы 23, 24, 25, 26. Для шкива 27 и ленты измерительной 28 выполнены удлиненные ложементы 29, 30 с круглыми торцами. Шарик 31 расположен в цилиндрическом ложементе 32 с диаметрально расположенными выборками 33, обеспечивающими легкость выемки шарика. Беговая дорожка 34 и рычаг 35 размещены вдоль передней стенки 3 в щелевом пазу 36. Беговая дорожка 34 выполнена в виде уголка, на одной стороне уголка на ее внутренней и внешней поверхности нанесены линейные шкалы, а на другой стороне уголка в зоне конца шкал выполнено отверстие 37. Рычаг 35 также выполнен в виде уголка, одна сторона которого снабжена центральным отверстием 38, а на другой - выполнен ряд равномерно расположенных отверстий 39. К внешней стороне передней стенки 3 к корпусу 1 примыкает выполненный в виде бруска дополнительный опорный элемент 40, на верхней плоскости которого выполнено глухое резьбовое отверстие 41, а в торце этого элемента выполнено также резьбовое отверстие 42 с размещенным в нем крепежным винтом 43. Устройство дополнительно снабжено размещенными внутри пенала в ложементе 44 стаканом лабораторным 45 и сосудом отливным 46. Отливной сосуд 46 выполнен в виде стакана, днище 47 которого снабжено патрубком 48. В патрубке 48 размещена пробка 49, сквозь которую пропущена трубка 50, одна ее часть 51 находится внутри сосуда 46 и выполнена она изогнутой, при этом торец 52 изогнутой части 51 расположен ниже торца 53 сосуда 46, другой торец 54 трубки 50 выходит за торец пробки 49. Крышка 55 корпуса 1 пенала снабжена передней торцевой рейкой 56, а внутренняя 57 и внешняя 58 стороны крышки выполнены с покрытием, имеющим различный коэффициент трения. На внутренней стороне 57 крышки закреплена продольная резиновая лента 59, таким образом, крышка имеет три поверхности с различным коэффициентом трения.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом проведения работ преподаватель проверяет наличие всех элементов устройства в пенале и раздает каждому ученику индивидуально, или одно устройство на любую группу учащихся, а также определяет задание на изучение какого-либо закона механики. Учащиеся, при необходимости, собирают штатив и закрепляют его в отверстии 41 дополнительного опорного элемента 40, выбирают необходимые части устройства для закрепления в штативе, или/и закрепляют беговую дорожку 34 на опорном элементе 40, используя отверстие 37 на стороне беговой дорожки 34, винт 43 и резьбовое отверстие 42 опорного элемента 40. При необходимости закрепляют рычаг 35 посредством отверстия 38 на штативе, а грузы 15 с подвесными крючками в отверстия 39 рычага 35. После выбора необходимых для опыта элементов устройства, крышку закрывают, все элементы складывают на внешнюю поверхность крышки, где они удерживаются в замкнутом пространстве, образованном выступающими стенками и торцевой рейкой крышки. При изучении законов трения используют крышку 55 с ее поверхностями 57, 58, имеющими различные коэффициенты трения, или резиновую ленту 58. При проведении опытов с шариком 31, беговую дорожку 34 устанавливают в шаблонной опоре 22, образуя наклонную поверхность. При исследовании объема вытесненной жидкости используют закрепленный в штативе отливной сосуд 46, помещая в него грузы 15 или брусок 19, при этом, вытесненная вода через трубку 50 переливается в лабораторный стакан 45. Все виды работ проводятся в соответствии с заданием и инструкцией по выполнению лабораторных работ. После завершения эксперимента учащиеся укладывают все оборудование в ложементы пенала, оставляя его открытым, для проверки преподавателем наличия и аккуратности сборки устройства, после чего закрывают пенал крышкой.

Предложенная конструкция устройства позволяет проводить весь набор работ по изучению законов механики, как индивидуально каждым учащимся, так и небольшим группам. Одновременно он является удобным в работе, так как обеспечивает аккуратность и надежность закрепления всех частей устройства. Предложенная конструкция является компактной и обеспечивает надежную транспортировку всех элементов устройства и простоту хранения. Предложенное устройство значительно облегчает работу преподавателей, так как сокращает время на подготовительные и заключительные процессы при проведении лабораторных работ по изучению законов механики.