Учебный прибор для демонстрации характера образования деформаций

Учебный прибор для демонстрации характера образования деформаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к учебным пособиям и .может быть использовано, нанример, в учебном процессе нрн изучении курсов физики и сопротивления материалов. Учебный прибор позволяет демонстрировать упругую деформацию твердых тел, механизм образования линейной и винтовой дислокаций твердых тел. Установленные один над другим бруски 1 и 2 имеют пазы с расположенными в них магнитами 4, которые ориентированы разноименными полюсами. Один из брусков состоит из чередующихся с уп)угими вставками 9 жестких элементов 8 и может иметь по крайней мере еще один ряд пазов с магнитами. Прибор имеет съемную планку 7 с фиксаторами 6. Демонстрацию различных видов деформации осуществляют путем приложения сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1 или к его боковой поверхности с зафиксированной либо со снятой съемной планкой, магниты имитируют атомы тела, а перемещение их имитирует с.мещение атомов одной части кристалла относительно другой лиоо изгио атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой линии. При приложении сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1, не превышающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, имитирующих силы сцепления между апомами твердых тел, брусок 1 смещается относительно бруска 2 на некоторое расстояние. После прекращения действия нагрузки брусок 1 за счет сил взаимного притяжения пар магнитов 4 возвращается в исходное положение. При приложении сдвигающей нагрузки к торцу бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 происходит деформация упругой вставки 9 за счет смещения жесткого элемента 8. При возрастании нагрузки происходит деформация следующей упругой вставки 9 и магнит 4 первой пары магнитов бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется линейная дислокация, т. е. смещение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3. При приложении сдвигающей к боковой поверхности бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 нросходит деформация упругой вставки 9, и магнит 4 бруска 1 взаимодействует с магнитами 11 второго ряда бруска 2, чем демонстрируется винтовая дислокация, т. е. изгиб атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой поверхности. 1 з. п. ф-лы. 8 ил. 1C сл оо N0 О СП 4: Q D a D п a a a п a п a

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1324054 (g!) 4 Ci 09 В 29/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 Т

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4041420/40-12 (22 ) 24.03. 86 (46) 15.07.87. Б1ол. ¹ 26 ! 72) А А г!ернов (53) 531.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . % 322785, к.I. Ci 09 В 23/1О, l0.1969. (54) У 1ЕБ11Ы Й ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАПИИ ХАРАКТЕРА ОБРАЗОВАНИЯ

ДЕФОРМАЦИ1:! (57) Изобретение относится к учебным

1юсобиям и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курсов физики и сопротивления материалов.

Учебный прибор позволяет демонстрировать упругук1 деформацию твердых тел, механизм образования линейной и винтовой дислокаций твердых тел. Установленные один над другим бруски 1 и 2 имеют пазы с расположенными в них магнитами 4, ко орые ориентированы разноименными полюсами.

Один из брусков состоит из чередующихся с упругими вставками 9 жестких элементов 8 и может иметь по крайней мере егце один ряд пазов с магнитами, Прибор имеет съ< мную планку 7 с фиксаторами 6. Демонстрацию различных видов деформации осуьцествляют путем приложения сдвигаюгцей нагрузки к торцу бруска 1 или к его боковой поверхности с зафиксированной либо со снятой съемной планкой, магниты имитируют атомы тела, а перемещение их имитирует смегцение атомов одной части кристалла относительно другой либо изгиб атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой линии. При приложении сдвига1огцей нагрузки к торцу бруска 1, не превышающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, имнтиругоших силы сцепления между 11 омами твердых тел, брусок 1 смешается относительно бруска 2 на некоторое расстояние. После прекращения действия нагрузки брусок 1 за ÷åò сил взаимного притяжения пар магнитов 4 возвращае гся в исходное положение. При приложении сдвигаюшей нагрузки к торцу бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 происходит деформация упругой вставки 9 за счет смешения жесткого элемента 8. При возрастании нагрузки происходит деформация следующей упругой вставки 9 и магнит 4 первой пары магнитов бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется линейная дислокация, т. е. смешение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3. При приложении сдвига1ощей нагрузки к боковой поверхности бруска 1 при отсутствии съемной планки 7 с фиксаторами 6 просходит деформация упрмгой вставки 9, и магнит 4 бруска 1 взаимодействует с магнитами 11 второго ряда бруска 2, чем демонстрируется винтовая дислокация, т. е. изгиб атомных плоскостей кристаллов твердых тел по винтовой поверхности. 1 з. п. ф-лы. 8 ил.

1324054

Изобретение относится к учебным пособиям и может быть использовано, например, в учебном процессе при изучении курсов физики и сопротивления материалов.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей путем демонстрации механизмов линейной и винтовой дислокаций твердых тел.

На фиг. 1 изображен учебный прибор, позволяющий демонстрировать линейную дислокацию тел; на фиг. 2 — разрез A — А на фиг. 1 (для демонстрации линейной дислокации); на фиг. 3 — схема приложения сдвигающей нагрузки к учебному прибору для демонстрации линейной дислокации; на фиг. 4 — учебный прибор для демонстрации линейной дислокации после прекращения действия сдвигающей нагрузки;

1О !

5 на фиг. 5 — то же, для демонстрации винтовой дислокации тел; на фиг. 6 разрез Б — Б на фиг. 5 (для демонстрации винтовой дислокации); на фиг. 7 — схема 20 приложения сдвигающей нагрузки к учебному прибору для демонстрации винтовой дислокации; на фиг. 8 — — учебный прибор для демонстрации винтовой дислокации после прекращения действия сдвигающей нагрузки.

Прибор содержит два установленных один на другой бруска 1 и 2, взаимно прилегающие поверхности которых имеют зубчатый профиль, во впадины которого помещены имитирующие молекулы твердого тела и ориентированные разноименными полюсами к плоскости 3 соединения магниты 4.

Брусок 1 установлен в направляющих 5, закрепленных на бруске 2, и состоит из равноотстоящих один от другого и закрепленных фиксаторами 6 на съемной планке 7 жестких элементов 8 с пазами, в которые установлены ма -ниты 4. Между жесткими элементами 8 помещены упругие вставки 9.

Один из брусков прибора снабжен дополнительным рядом пазов !О с установленными в них магнитами 11, полюса которых 40 ориентированы аналогично полюсам магнитов 4 предыдущего ряда.

Прибор работает следующим образом.

Демонстрация упругой деформации тел (фиг. 1).

В этом случае происходит одновре- 45 менное смещение атомов твердых тел по всей плоскости 3 сдвига, для чего жесткие элементы 8 закреплены фиксаторами 6 на съемной планке 7.

При приложении сдвигающей нагрузки, например, к одному из торцов бруска 1, не превышающеи силы взаимного притяжения пар магнитов 4, брусок 1 смещается относительно бруска 2 на некоторое расстояние.

После прекращения действия сдвигающей нагрузки брусок 1 за счет взаимного притяжения пар магнитов 4, имитирующих силы сцепления между атомами твердых тел, возвращается в исходное положение.

Демонстрация линейной дислокации тел (фиг. 1) .

В этом случае происходит пластическая деформация тел и при сдвиге просходит смещение атомов одной части кристалла относительно другой вдоль плоскости 3, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

При приложении сдвига ю щей нагрузки, превышающей силы взаимного притяжения пар магнитов 4, т. е. превышающей силы сцепления между атомами твердых тел, происходит деформация упругой вставки 9, примыкающей к крайнему жесткому элементу 8. При этом следующая пара магнитов 4 остается практически на месте. С возрастанием нагрузки происходит деформация следующей упругой вставки

9 и смещение следующей пары магнитов 4.

При этом магнит 4 первой пары магнитов бруска 1 занимает место напротив магнита второй пары магнитов бруска 2, чем демонстрируется смещение атомов одной части кристалла относительно другой. Таким образом происходит деформация каждой упругой вставки 9 и замещение в каждой паре магнитов 4 предыдущего магнита последующим, чем демонстрируется волнообразный характер дислокации с возрастанием нагрузки.

Демонстрация волновой дислокации тел (фиг. 2).

В этом случае атомные плоскости кристаллов твердых тел изогнуты по винтовой поверхности, для чего жесткие элементы 8 освобождаются из фиксаторов 6 и съемная планка 7 удаляется из прибора.

Механизм демонстрации аналогичен демонстрации линейной дислокации, только в этом случае нагрузка приложена к боковой поверхности бруска 1 и магниты 4 бруска 1 взаимодействуют с магнитами 11 второго ряда бруска 2.

Применение предлагаемого учебного прибора позволяет расширить дидактические возможности при изучении характера образования деформаций твердых тел в курсах физики и сопротивления материалов.

Формула изобретения

1. Учебный прибор для демонстрации характера образования деформаций, содержащий два установленных один на другом бруска, взаимно прилегающие поверхности которых имеют зубчатый профиль, во впадины которого помещены имитирующие молекулы твердого тела и ориентированные разноименными полюсами к плоскости соединения магниты, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демонстрации механизма линейной дислокации твердых

1324054

3 тел, верхний брусок установлен в прозрачных направляющих, закрепленных на нижнем бруске, и состоит из равноотстоящих один от другого и закрепленных фиксаторами на съемной планке жестких элементов с пазами и чередующихся с ними упругих вставок, при этом магниты установлены в пазах жестких элементов.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности демонстрации механизма винтовой дислокации твердых тел, один из брусков снабжен по меньшей мере дополнительным рядом пазов с установленными в них магнитами, полюса которых ориентированы аналогично полюсам магнитов предыдущего ряда.

1324051

Составитель П. Сердечнов

Редактор T. Парфенова Техред И. "3ерсс Корректор Л. I!èënèенко

Заказ 2969!54 Тираж 433 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета C(.(Ð по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугиская наб., д. 4/5

Г1роизводственно-полиграфическое прсдприятиьч Ужгород, ул. Проектная, 4