RU2026572C1 - Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics - Google Patents
Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2026572C1 RU2026572C1 SU4910994A RU2026572C1 RU 2026572 C1 RU2026572 C1 RU 2026572C1 SU 4910994 A SU4910994 A SU 4910994A RU 2026572 C1 RU2026572 C1 RU 2026572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- fixed
- sockets
- load
- lever
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 7
- 238000002806 Stokes method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к учебным приборам по физике и может быть использовано при выполнении лабораторных работ при изучении колебаний физического и математического маятников, момента инерции, параметров растяжения и изгиба материалов, определении вязкости жидкостей методом Стокса, изучении поверхностного натяжения. The invention relates to educational devices in physics and can be used in laboratory work when studying the fluctuations of physical and mathematical pendulums, the moment of inertia, the parameters of tension and bending of materials, determining the viscosity of liquids by the Stokes method, studying the surface tension.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является рабочее место для лабораторного практикума, оборудованное следующими приборами:
прибором для изучения колебаний физического и математического маятников, содержащим маятник из металлического шарика с крючком, подвешенным к подвесу из тонкой нити перед часами с секундным маятником. Подвес состоит из стальной призмы, укрепленной в верхней части часов ребро призмы горизонтально. На верхней площадке призмы находится стерженек с отверстием для закрепления проволоки, который может вращаться и закрепляться зажимным винтом;
прибором для определения момента инерции, содержащим нить с подвешенным на ней исследуемым телом;
прибором для определения модуля Юнга растяжения, содержащим нить, закрепленную одним концом на кронштейне, а на другом конце имеющую платформу для размещения грузов и отсчетное устройство величины растяжения;
прибором для определения модуля Юнга изгиба, содержащим стержень, концы которого расположены на опорах, а посередине подвешена платформа для размещения нагрузочных шайб и отсчетное устройство величины прогиба;
прибором для определения вязкости жидкости методом Стокса, содержащим длинный вертикальный прозрачный сосуд с исследуемой жидкостью, внизу и вверху которого расположены метки, набор шариков известной плотности, микрометр (штангенциркуль) и секундомер;
прибором для определения поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель и методом капилляров, содержащим капельницу с известным диаметром выходного отверстия, набора капилляров и сосуда для сбора капель жидкости и наполнения жидкостью при определении коэффициента поверхностного натяжения с помощью капилляров (физический практикум. М., Госиздат, 1955, 635 с.).The closest in technical essence and the achieved effect is a workstation for a laboratory workshop, equipped with the following devices:
a device for studying the oscillations of the physical and mathematical pendulums, containing a pendulum made of a metal ball with a hook suspended from a suspension of thin thread in front of the clock with a second pendulum. The suspension consists of a steel prism mounted horizontally at the top of the watch. On the upper platform of the prism is a rod with a hole for securing the wire, which can be rotated and secured with a clamping screw;
a device for determining the moment of inertia, containing a thread with an investigated body suspended on it;
a device for determining the Young's modulus of tension, containing a thread fixed at one end to the bracket, and at the other end having a platform for accommodating goods and a reading device for the magnitude of the tension;
a device for determining the Young's modulus of bending, containing a rod, the ends of which are located on the supports, and in the middle is suspended a platform for placing load washers and a reading device for the amount of deflection;
a device for determining the viscosity of a liquid by the Stokes method, containing a long vertical transparent vessel with the test liquid, at the bottom and top of which there are marks, a set of balls of known density, a micrometer (vernier caliper) and a stopwatch;
a device for determining the surface tension of a liquid by the method of dropping drops and a method of capillaries containing a dropper with a known diameter of the outlet, a set of capillaries and a vessel for collecting droplets of liquid and filling with liquid when determining the coefficient of surface tension using capillaries (physical practice. M., State Publishing House, 1955 , 635 p.).
Недостатком оборудования такого рабочего места для лабораторного практикума является неудобство эксплуатации, кроме того в известных приборах отсутствует возможность оперативного изменения исходных параметров. The disadvantage of the equipment of such a workplace for a laboratory workshop is the inconvenience of operation, in addition, in the known devices there is no possibility of an operational change of the initial parameters.
Целью данного изобретения является повышение удобства эксплуатации и расширение эксплуатационных возможностей путем обеспечения оперативного изменения исходных параметров. The aim of the present invention is to improve ease of use and expand operational capabilities by providing rapid changes in the initial parameters.
Поставленная цель достигается тем, что рабочее место для проведения лабораторного практикума по механике и молекулярной физике, содержащее стержень с грузом, подвешенный на призме для исследования колебаний физического и математического маятников, первую нить с исследуемым телом для определения момента инерции с помощью крутильных колебаний, вторую нить и второй стержень, закрепленные на кронштейнах с платформой для размещения грузов для определения модуля Юнга растяжения и изгиба соответственно, систему индикации, протяженный сосуд с метками, размещенный в направляющем устройстве и заполненный исследуемой жидкостью для определения вязкости методом Стокса, капельницу с регулирующим устройством и сменными капиллярами для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель и методом капилляров, выполнено в виде единой конструкции, представляющей собой вертикально установленную трубку с осевыми сквозными прорезями, служащую направляющей для сосуда с метками, размещенного внутри нее, закрепленную нижним торцом на подставке с гнездами и регулировочными элементами по горизонтали и вертикали, а на верхнем торце имеющую фигурный кронштейн для размещения нитей и стержня с грузом, вторые концы нитей закреплены на подставке, причем первая непосредственно, а вторая - через рычаг первого рода, в гнездах расположены кронштейны с закрепленными на них капельницей и капиллярами, при этом рычаг первого рода содержит шток для дискретного изменения нагрузки, а в качестве индикаторного устройства использована миллиметровая шкала и указатель расположения на рычаге первого рода, установленный с возможностью перемещения относительно шкалы, закрепленной на подставке. This goal is achieved by the fact that the workplace for conducting a laboratory workshop on mechanics and molecular physics, containing a rod with a load, suspended on a prism for studying oscillations of physical and mathematical pendulums, the first thread with the body to be studied to determine the moment of inertia using torsional vibrations, the second thread and a second rod, mounted on brackets with a platform for placing goods to determine the Young's modulus of tension and bending, respectively, an indication system, an extended suck with marks, placed in the guiding device and filled with the studied fluid for determining the viscosity by the Stokes method, a dropper with a regulating device and replaceable capillaries for determining the surface tension coefficient of the fluid using the droplet separation method and the capillary method, made in the form of a single design, which is a vertically mounted tube with axial through slots, serving as a guide for the vessel with marks placed inside it, fixed by the lower end to the stand with sockets and adjusting elements horizontally and vertically, and having a curly bracket on the upper end to accommodate the threads and the rod with the load, the second ends of the threads are fixed to the stand, the first directly and the second through a lever of the first kind, in the sockets there are brackets fixed to them with a dropper and capillaries, while the lever of the first kind contains a rod for discrete changes in the load, and a millimeter scale and an indicator of location on the lever of the first kind, set Mounted with the ability to move relative to the scale mounted on the stand.
Отличительные признаки данного решения не известны авторам из литературы, что свидетельствует о соответствии решения критерию "существенные отличия". Distinctive features of this decision are not known to the authors from the literature, which indicates that the solution meets the criterion of "significant differences".
На чертеже изображен общий вид рабочего места. Оно состоит из вертикальной трубы 1 со сквозными осевыми прорезями 2, закрепленной одним торцом в подставке 3 гнездами 4, а на другом торце имеющей фигурный кронштейн 5, в котором закреплены концы нитей 6 и 7 и подвешен стержень 8 с подвесом 9 с перемещаемым грузом 10. Другие концы нитей 6 и 7 закреплены на подставке 3 через устройство 11 натяжения и рычаг 12 первого рода, содержащий шток 13 для дискретного изменения нагрузки 14 и шкалу 15 для плавного изменения нагрузки с помощью скользящего груза 16, указатель 17 положения относительно шкалы 18, закрепленной на подставке 3. В трубе 1 расположен прозрачный сосуд 19, наполненный исследуемой жидкостью, на котором расположены скользящие кольца 20. Вдоль трубы расположен отвес 21 с указателем 22 подставка содержит установочные винты 23, а в гнездах 4 установлены кронштейны 24, 25 и 26 соответственно с капельным устройством 27, капиллярами 28 и стержнем 29 с устройствами нагрузки 30 и отсчета 31, и деформации изгиба. На нить укреплен стержень 32 с нагрузками 33, имеющими возможность перемещаться вдоль него. The drawing shows a General view of the workplace. It consists of a
Перед выполнением работ с помощью регулировочных винтов 23 на подставке 3 и отвеса 21 с указателем 22 юстируется труба 1. Before performing work using the adjusting
Лабораторные работы выполняются следующим образом. Laboratory work is carried out as follows.
1. Исследование физического и модели математического маятников. На призму кронштейна 5 навешивается стержень 8, выполняющий роль физического маятника, определяется период его колебаний и сопоставляется с теоретическим значением, вычисленным по формуле
Tтеор = 2π
где l - длина стержня;
g - ускорение свободного падения. Далее на стержень 8 надевается груз 9, имеющий момент инерции mlo 2, где lo - расстояние от центра масс груза до точки подвеса. Полный момент инерции физического маятника равен I = m(l2 + lo 2)/3. Если lo = l, то I = = 2ml2/3. Груз помещается на различных расстояниях до точки подвеса, определяются периоды колебаний, строится и объясняется зависимость Т = f(lo).1. The study of the physical and mathematical models of pendulums. A
T theor = 2π
where l is the length of the rod;
g is the acceleration of gravity. Next, a
Период колебаний, полученный в случае закрепления груза 9 на конце стержня 8, сравнивается с теоретическим, вычисленным по формуле для математического маятника
T = 2π
При этом имеется ввиду, что масса стержня 8 по крайней мере в 10 раз меньше массы груза. Такая система стержень-груз считается моделью математического маятника. Имеются стержни различной длины (или массы), поэтому и исходные данные при выполнении работы разные.The oscillation period obtained in the case of securing the
T = 2π
This implies that the mass of the
2. Исследование момента инерции с помощью крутильных колебаний сводится к определению максимального момента инерции нагрузок 33 и момента инерции относительно центральной радиальной оси (нити 6). 2. The study of the moment of inertia using torsional vibrations is reduced to determining the maximum moment of inertia of the
Определяется момент инерции стержня 32 без нагрузок 33 путем измерения периода его колебаний, а затем при добавлении симметрично нити 6 нагрузок 33 и вычисления по формуле
J = - 1 где m - масса стержня 33, l - длина стержня.The moment of inertia of the
J = - 1 where m is the mass of the
Полученное экспериментальное значение сравнивается с теоретическим для материальной точки I = mr2, где m масса нагрузки 33, r - расстояние до нити 6.The obtained experimental value is compared with the theoretical value for the material point I = mr 2 , where m is the mass of the
Затем определяется момент инерции нагрузок 33 при различном их расстоянии от оси вращения строится и анализируется зависимость момента инерции I от расстояния rо.Then, the moment of inertia of the
С помощью устройства 11 натяжения легко изменяются начальные данные. Вариации последних дополняются нагрузками различной массы. Using the
3. Определение модуля Юнга растяжения сводится к определению деформации нити 7 под действием дискретных нагрузок 14, надеваемых на шток 13 рычага первого рода 12, или плавно изменяемой нагрузки 16, определяемой по шкале 15. Отношения плеч рычага известны, поэтому могут быть определены величины фактических деформаций нити 7 с помощью отсчетного устройства 17 и шкалы 18. 3. Determination of the Young's modulus of tension reduces to determining the deformation of the
4. Модуль Юнга изгиба определяется следующим образом. На кронштейн 26 помещается исследуемый цилиндрический стержень 29, на который подвешивают устройство нагрузки 30, проходящее через стержень 31 с делениями. Дискретно изменяют количество грузов и определяют соответствующие величины деформации. 4. Young's modulus of bending is determined as follows. On the
5. Для определения вязкости жидкости методом Стокса через осевое отверстие в кронштейне 5 опускают шарик известного диаметра и плотности, который попадает в исследуемую жидкость в сосуде 19. Через прорези 2 в трубе 1 фиксируют время прохождения шариком меток 20 и вычисляют коэффициент вязкости по формуле
η = где d - диаметр шарика, g - ускорение свободного падения;
ρ, ρo - плотность материала шарика и исследуемой жидкости;
l - расстояние между метками.5. To determine the viscosity of the fluid by the Stokes method, a ball of known diameter and density is lowered through the axial hole in the
η = where d is the diameter of the ball, g is the acceleration of gravity;
ρ, ρ o - the density of the material of the ball and the investigated fluid;
l is the distance between the marks.
Исходные данные изменяются за счет выбора материала и размеров шарика, а также вариаций расстояния между метками 20. The initial data is changed due to the choice of material and size of the ball, as well as variations in the distance between the
6. Поверхностное натяжение жидкостей определяется методом отрыва капель и с помощью капилляров. В первом варианте в сосуд, расположенный на кронштейне 24 в одном из гнезд 4, наливают исследуемую жидкость. С помощью устройства 27 обеспечивают отрыв капель от капиллярной трубки с интервалом 0,5-1 с, затем взвешивают сосуд с известным количеством капель (вес сухого сосуда задан). Опыт повторяют для воды. Коэффициент поверхностного натяжения определяют по формуле
α = αB где m - масса всех капель исследуемой жидкости,
mВ - масса такого же количества капель воды,
αB - коэффициент поверхностного натяжения воды.6. The surface tension of liquids is determined by the method of separation of drops and using capillaries. In the first embodiment, the test fluid is poured into a vessel located on the
α = α B where m is the mass of all drops of the test fluid,
m In - the mass of the same number of drops of water,
α B - surface tension coefficient of water.
Во втором варианте коэффициент поверхностного натяжения определяется помощью капилляров 28, расположенных на кронштейне 25 в одном из гнезд 4. In the second embodiment, the surface tension coefficient is determined using
Один из капилляров 28 известного сечения помещается в сосуд с исследуемой жидкостью, измеряется высота поднятия жидкости в капилляре, а искомое значение коэффициента вычисляют по формуле
α = ρghr/2 где ρ - плотность жидкости, r - радиус капилляра, g - ускорение свободного падения.One of the
α = ρghr / 2 where ρ is the density of the liquid, r is the radius of the capillary, g is the acceleration of gravity.
Исходные параметры изменяются за счет различных капилляров известного радиуса, изменения свойств жидкости - за счет поверхности активных веществ, вариаций заданий. The initial parameters vary due to various capillaries of a known radius, changes in the properties of a liquid - due to the surface of active substances, task variations.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет обеспечить большее удобство при эксплуатации, а также оперативно и в широких пределах изменять исходные параметры. Thus, the proposed design allows for greater ease of use, as well as quickly and widely change the initial parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4910994 RU2026572C1 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4910994 RU2026572C1 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2026572C1 true RU2026572C1 (en) | 1995-01-09 |
Family
ID=21560377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4910994 RU2026572C1 (en) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2026572C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205456C1 (en) * | 2002-06-05 | 2003-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Координационно-аналитический центр по научно-техническим программам Министерства образования Российской Федерации" | Stand for laboratory instruments designed for investigating laws of molecular physics and thermodynamics |
| RU180378U1 (en) * | 2018-04-10 | 2018-06-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | EDUCATIONAL INSTRUMENT ON THEORETICAL MECHANICS |
-
1991
- 1991-02-15 RU SU4910994 patent/RU2026572C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.И.Иверонова "Физический практикум". М.: Госиздат, 1955, с.635. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205456C1 (en) * | 2002-06-05 | 2003-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Координационно-аналитический центр по научно-техническим программам Министерства образования Российской Федерации" | Stand for laboratory instruments designed for investigating laws of molecular physics and thermodynamics |
| RU180378U1 (en) * | 2018-04-10 | 2018-06-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | EDUCATIONAL INSTRUMENT ON THEORETICAL MECHANICS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2026572C1 (en) | Position to conduct laboratory work in mechanism and molecular physics | |
| US2796758A (en) | Viscometer | |
| US1272605A (en) | Specific-gravity scale. | |
| US3991841A (en) | Weighing device | |
| RU2350923C2 (en) | Hardness meter | |
| CN102538720A (en) | Overflow micro Young modulus measuring instrument | |
| CN202403982U (en) | Volumetric Young's modulus measuring instrument | |
| US1986308A (en) | Weighing apparatus | |
| US2225566A (en) | Gravity meter | |
| CN102589983B (en) | High-sensitivity electronic weighing type Young modulus measuring instrument | |
| CN202403984U (en) | Liquid gravity type Young's modulus measuring instrument | |
| US1950963A (en) | Apparatus for determining the specific gravity of solid substances or bodies | |
| CN206818357U (en) | Moment of inertia measuring device | |
| CN212514124U (en) | Titration apparatus for high school's chemistry experiments | |
| CN2165494Y (en) | Gas law demonstrator | |
| CN119754355B (en) | Testing device for simulating inertia load of pile foundation in liquefaction field | |
| RU2826348C1 (en) | Training model for investigation of compression spring stiffness | |
| Bowditch | A New Form of Plethysmograph | |
| SU1744591A1 (en) | Densimeter | |
| RU2680976C2 (en) | Method for determining hysteresis losses with a torque system with increased temperatures | |
| SU846637A1 (en) | Device for measuring shear resistance of soils and loose materials | |
| US3159999A (en) | Method for determining settling in dispersions | |
| SU875226A1 (en) | Device for determining gravity center of articles | |
| US1188527A (en) | Specific-gravity balance. | |
| SU1286948A1 (en) | Device for determining surface tension of liquid |