Навчальний прилад для визначення прискорення вільного падіння

1. Навчальний прилад для визначення прискорення вільного падіння, що містить стійку, секундомір, схему керування з електромагнітом, джерело живлення й металеву кульку, який відрізняється тим, що стійка виконана у вигляді порожнистої труби, укріпленої на основі, при цьому зверху стійки розташований електромагніт, 3 Від прототипу заявляємий пристрій відрізняється наступними суттєвими ознаками: - стійка виконана у вигляді порожньої труби; - порожня труба укріплена на підставі; - зверху стійки розташований електромагніт; - унизу стійки розташовано фотореле; - схема керування включає цифровий електронний секундомір. Приватними відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - фотореле включає випромінювач світла, виконаний у вигляді лазерної вказівки, і фотоелемент, виконаний у вигляді фотодіода; - електронний секундомір виконаний у вигляді формувача імпульсів, вихід якого з'єднаний із входом трьохразрядного лічильника імпульсів. Сукупність вищевказаних суттєвих ознак є необхідною й достатньою для виконання задачи, поставленої в корисній моделі, з досягненням технічного результату - підвищення точності визначення прискорення вільного падіння. Між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причиннонаслідковий зв'язок. Дійсно, нова схема керування, що включає електронний секундомір, дозволяє підвищити точність виміру часу проходження кулькою шляхи від електромагніта до фотореле до сотих часток секунди, що, у свою чергу, визначає високу точність розрахунку прискорення вільного падіння. Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних і науковотехнічних джерелах інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, що заявляється, дозволяє установити, що заявником не виявлені аналоги, що характеризуються всією сукупністю ознак, ідентичної всім суттєвим ознакам пристрою, зазначеним у формулі корисної моделі, що заявляється. Тому можна стверджувати, що корисна модель відповідає умові охороноспроможності за критерієм «новизна». Крім того, корисна модель промислово застосовна, тому що технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці і виробництві навчальних наочних приладів, що демонструють дію фізичних законів. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується описом, що нижче приводитися, її практичної реалізації й ілюструється кресленнями. На фіг. 1 показаний зовнішній вигляд, а на фіг. 2 зображена принципова електрична схема пристрою, що заявляється. Пристрій, що заявляється, містить стійку 1, виконану у вигляді порожньої труби, укріпленої на підставі 2, на якому розташований пульт керування 3, усередині якого перебуває схема керування (див. фіг. 2) з електронним секундоміром 4 і джерело живлення (див. фіг. 2). Зверху стійки 1 розташований електромагніт 5, а знизу стійки укріплено фотореле 6, що включає випромінювач світла 7, виконаний у вигляді 32712 4 лазерної вказівки, і фотоелемент 8, виконаний у вигляді фототранзистора. При демонстрації до включеного електромагніта 5 примагнічується кулька 9. Розглянемо схемотехніку пристрою (див. фіг. 2). Схема керування включає джерело живлення, що складається із трансформатора Тр і діодного випрямного мосту на діодах V4-V7. На виході мосту V4-V7 установлений параметричний стабілізатор напруги на резисторі R4 і стабілітроні V8, вихід якого подається на перший вхід схеми збігу на логічному елементі D1.2. На діоді V9 і конденсаторі С1 зібраний фільтр, далі встановлений стабілізатор напруги на мікросхемі DD8 з фільтром, що згладжує, на конденсаторі С2. Електронний секундомір складається із трехразрядного лічильника імпульсів зібраного на мікросхемах DD2-DD4, виходи якого навантажені на індикатори DD5-DD7. Формувач імпульсів включає RS-тригер на елементах D1.1 і D1.3 і схему збігу на елементі D1.2. На логічних елементах D1.1 і D1.3 зібраний RS-тригер, керування яким здійснюється двома кнопками S1 і S2. Перший вихід RS-тригера з'єднаний із другим входом схеми збігу на логічному елементі D1.2, а другий вихід RSтригера через резистор R3 з'єднаний з базою транзистора V3, навантаженням якого є електромагніт L1 (поз. 5 на фіг. 1). Перемикання RS-тригера здійснюється по другому вході шляхом подачі імпульсу з емітера транзистора VI, керованого фотодіодом V2. Резистори R1 і R2 служать для установки робочого режиму транзистора VI і фотодіода V2. Резистори R5-R7 служать для установки робочих режимів відповідно мікросхем D1.1, DD2-DD4,підтримується Частота мережі 50 Гц DD7. промисловими енергогенеруючими системами з високою стабільністю, тому на виході випрямного мосту на діодах V4-V7 є присутнім пульсуюча напруга із частотою 100 Гц. За допомогою резистора R4 і стабілітрони V8 формують імпульси близькі за формою до прямокутного з амплітудою рівної логічної «1», при цьому діод V9 служить розв'язкою від згладжування імпульсів за рахунок конденсатора С1. Схема керування пристрою працює в такий спосіб. При натисканні кнопки S2 «скидання» на вхід 9 RS-тригера D1.1-DL3 подається логічний «0», при цьому на виході 3 RS-тригери логічний «0» подається на вхід елемента D1.2 і забороняє рахунок. На виході 10 RS-тригера логічна «1» відкриває ключ V3 і включається електромагніт L1. При відпусканні кнопки S2 обнуляются лічильники на мікросхемах DD2-DD4. Після натискання кнопки S1 «пуск» на виході 3 RS-тригера логічна «1» дозволяє рахунок, одночасно відключається електромагніт L1 (поз. 5 на фіг. 1) логічним «0» на виході 10 RS-тригера. Кулька (поз. 9 на фіг. 1) починає рух, а секундомір (поз. 4 на фіг. 1) на мікросхемах DD2-DD4 і на індикаторах DD5-DD7 починає рахунок. При перетинанні кулькою світлового променя від випромінювача світла (поз. 5 32712 7 на фіг. 1) спрацьовує фотореле (поз. 6, 8 на фіг. 1) на транзисторі V1 і фотодіоді V2 і зупиняє секундомір. Вимір прискорення вільного падіння виконують у такий спосіб. Натисканням кнопки S2 «скидання» включають електромагніт 5 і примагнічують кульку 9. При цьому обнуляется секундомір 4 на пульті керування 3. Електромагніт 5 разом з кулькою 9 установлюють зверху стійки 1. При натисканні кнопки S1 «пуск» на пульті керування 3 електромагніт 5 відпускає кулька 9, одночасно включається секундомір 4. При перетинанні кулькою 9 світлового променя від випромінювача світла 7 спрацьовує фотореле 6, 8 і зупиняє секундомір 4, що показує час руху кульки 9 з точністю до сотих часток секунди. Фотоелемент 8 фотореле 6 установлений таким чином, що шлях, пройдений кулькою 9 від Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 початку руху до моменту зупинки секундоміра 4, дорівнює одному метру. Початкова швидкість кульки 9 дорівнює нулю, тому, знаючи шлях і час, можна знайти прискорення вільного падіння з формули: S=gt2/2, звідки: g=2S/t2 де: S - шлях, пройдений кулькою; g - прискорення вільного падіння; t - час руху кульки. При S=1 м формула прискорення вільного падіння буде мати вигляд: g=0,5t2 На підставі всього вищенаведеного, можна зробити висновок, що задача, поставлена в дійсній корисній моделі - розробка нової конструкції виконана з досягненням технічного результату підвищення точності визначення прискорення вільного падіння. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601