УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРАВИЛА БУРАВЧИКА НА ЗАНЯТИЯХ ПО ФИЗИКЕ

Полезная модель относится к лекционным демонстрационным устройствам, обеспечивающим наглядность при изучении важнейших для техники разделов физики - механики, электромагнетизма и оптики.
В практике проведения лекционных занятий по физике для обеспечения наглядности при изучении некоторых законов физики используют различные устройства. Например, для демонстрации закона Джоуля в дифференциальной форме пропускают ток через однородный проводник, площадь которого изменяется по его длине [1]. Для демонстрации пространственных и энергетических связей элементов систем различных уровней используется учебная модель «Квантовый контур» [2]. Для демонстрации информационных полей, других физических явлений применяют различные способы и устройства, раскрытые в описаниях изобретений и полезных моделей [3, 4, 5, 6, 7] и в других описаниях.
До настоящего времени на занятиях по физике (на лекциях, практических занятиях и других учебных мероприятиях) не использовались устройства, демонстрирующие правило буравчика, которое применяется для определения направления векторного произведения при изложении многих важных вопросов в различных разделах курса физики, например, в механике, электромагнетизме и оптике [8, 9, 10].
На учебных занятиях преподаватель объясняет сущность правила буравчика, используя изображения векторов, сделанные мелом или маркером на доске, либо изображения векторов на экране проекционного устройства. Согласно правилу буравчика вектор С, являющийся векторным произведением векторов А и В, С=[А, В], направлен перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы А и В, начальные точки которых совпадают, причем направление вектора С совпадает с направлением поступательного движения правого винта, расположенного перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы А и В, при вращении винта от первого вектора (А) и ко второму (В) по меньшему углу между векторами А и В.
Используемый метод объяснения правила буравчика является не очень наглядным, поэтому трудно воспринимается учащимися без использования соответствующего устройства.
При проведении патентно-информационного исследования не было выявлено близких аналогов предлагаемого устройства.
Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является расширение арсенала средств демонстрации правила буравчика.
Технический результат от использования полезной модели заключается в реализации назначения полезной модели: демонстрации правила буравчика.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для демонстрации правила буравчика содержит штопор с ручкой, расположенной перпендикулярно оси штопора, штопор ввинчен в пробку от винной бутылки, на торцевой поверхности пробки перпендикулярно оси штопора закреплена пластина, которая имеет в плане форму двух стрелок, имеющих общее начало и расположенных под углом друг к другу.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг. 1 - чертеж общего вида устройства;
на фиг. 2 - вид на устройство со стороны пластины (вид по стрелке А).
На фиг. 1 и 2 обозначены:
1 - штопор;
2 - ручка штопора;
3 - пробка от винной бутылки;
4 - пластина.
Предлагаемое устройство содержит штопор 1 с ручкой 2, расположенной перпендикулярно оси штопора 1. Штопор 1 ввинчен в пробку 3 от винной бутылки (фиг. 1). На торцевой поверхности пробки 3 перпендикулярно оси штопора 1 закреплена пластина 4, которая имеет в плане форму двух стрелок, имеющих общее начало и расположенных под углом друг к другу (фиг. 2). Наибольшую наглядность демонстрации обеспечивает угол между стрелками, близкий к 90 градусам.
Пластина 4 может быть изготовлена (вырезана), например, из картона.
Размеры стрелок выбираются, исходя из условия их видности учащимися (слушателями). В аудиторном помещении обычного размера целесообразно использовать стрелки длиной 10-20 см.
Пластина 4 может быть прикреплена к пробке 3 с помощью клея или с помощью кнопки.
Преподаватель, объясняющий правило буравчика, вращает штопор 1 и комментирует сопутствующее этому вращению поступательное движение штопора 1 в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены стрелки 4, изображающие векторы А и В. Направление поступательного движения штопора 1 при его вращении от первого вектора (А) ко второму (В) по меньшему углу между векторами А и В указывает направление вектора С, перпендикулярного плоскости, в которой лежат векторы А и В, и являющегося векторным произведением С=[А,В].
Таким образом, технический результат от использования полезной модели заключается в реализации назначения полезной модели: демонстрации правила буравчика.
Авторами полезной модели были с минимальными затратами изготовлены и использованы для демонстрации правила буравчика образцы предлагаемого устройства. Экспериментально было установлено, что применение устройства позволило упростить изложение учебного материала, ускорило и углубило понимание учащимися правила буравчика.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемое устройство может быть изготовлено на основании приведенного описания и чертежей и использовано при изучении важных вопросов механики, электромагнетизма и оптики в курсе физики.
Источники информации:
1. Патент РФ №2616442 на изобретение, МПК G09B 23/18, опубл. 14.04.2017.
2. Патент РФ №2624588 на изобретение, МПК G09B 23/00, опубл. 20.06.2017.
3. Патент РФ №2348082 на изобретение, МПК G09F 19/02, опубл. 27.02.2009.
4. Патент РФ №2010346 на изобретение, МПК G09B 23/18, опубл. 30.03.1994.
5. Патент РФ №2423737 на изобретение, МПК G09B 23/18, опубл. 10.07.2011.
6. Патент РФ на полезную модель №146539, МПК G09B 23/06, опубл. 10.10.2014.
7. Патент РФ на полезную модель №103957, МПК G09B 23/06, опубл. 27.04.2011.
8. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики: учеб. пособие для вузов. В 3 томах. 13-е изд., стер. - СПб.: Издательство "Лань", 2009. - 1664 с. - (Для студентов технических вузов и университетов).
9. Общая физика: учебное пособие / коллектив авторов; под ред. А.А. Воробьева. - М: Издательство "КНОРУС", 2016. - 800 с. - (Бакалавриат. Технические направления подготовки и специальности).
10. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. 11-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 560 с. (Высшее профессиональное образование. Инженерно-технические специальности).