НАЗАДНаклонная плоскость по Гримзелю[1]

Советские учителя применяли наклонную плоскость при изложении практически всех разделов механики: динамики и статики, работы и энергии, кинематики.
Наклонные плоскости разной конструкции и разного назначения сохранились в коллекции физического оборудования СПб АППО: трибометр по Кулону, разборный металлический жёлоб, составленный из двух частей, длиной 1,5 м – жёлоб Галилея, наклонная плоскость по Гримзелю, и складная наклонная плоскость с магнитным пускателем.
Наклонная плоскость по Гримзелю (рис. 1) состоит из стеклянной полосы длиной 115 см и шириной 12 см, заключенной в деревянный каркас, установленный на трех регулировочных винтах (рис 3). Вдоль одной из боковых стенок каркаса наклеена бумажная шкала с делениями шириной в 1 см (рис. 4). Общие габариты каркаса в см: 125×26×5. Торцовые стороны каркаса имеют высоту 8 см и служат ограничителями.
Прибор предназначен для изучения и демонстрации законов Ньютона. посредством тележек, масса которых изменяется добавлением грузов.

Рисунок 1. Коллаж из двух фотографий, чтобы показать общий вид наклонной плоскости. Слева видны металлические стойки (см. рис.2), упирающиеся в торец и привинченные к каркасу.
Общие габариты каркаса в см: 125×26×5.


Рисунок 4. Фрагмент демонстрационной двухсторонней шкалы; пределы 0 - 60 дел.
Рисунок 2. Одна из двух металлических стоек для крепления неподвижного блока; в верхние отверстия вставлялся стержень, на который насаживался блок.
Примечание: Набор цифр 3147 связан с инвентаризацией, проведенной в кабинете физики ГИНП в 1924-1925 гг.

Рисунок 3. Винт со стороны металлических стоек. Регулировочные винты позволяют менять угол наклона плоскости от 0 до 15 градусов.
Рисунок 5. Бумажный маркер с указанием времени и места изготовления прибора: в 1937 г. на Кировским комбинате учебно-технического и школьного оборудования, относящегося к Главучтехпрому

Анализ возможностей данного прибора в комплекте с легкоподвижной тележкой позволяет предположить следующую методику приведения демонстрации для установления количественной связи между ускорением и действующей силой: прибор устанавливается горизонтально, к нагруженной тележке привязывается бечевка с чашкой на другом конце. Проводится серия опытов, когда при нулевой начальной скорости нагруженная тележка разгоняется средствами перекинутой через блок бечевки с чашкой; увеличивая число грузов в чашке, фиксируют вес чашки с грузами и время движения тележки для расчета её ускорения. Результаты исследования обобщаются при коллективном обсуждении.

Органайзер исследователя
– Какую закономерность можно установить, если при заданной массе тележки менять угол наклона плоскости. Дайте математическое обоснование.
– Учитывая материалы статьи, предложите план эксперимента с рассматриваемым прибором для выявления зависимости между ускорением тележки и её массой.
– Можно ли применить данный прибор для демонстрации третьего закона Ньютона? Если да, то поясните как это сделать? Если нет, то укажите причины?
Позволяет ли данный прибор изучать законы равнопеременного движения? Обоснуйте ваш ответ.
[1] Эрнст Гримзель (1861-1914) немецкий физик-педагог, профессор. Многие годы работал директором высшего реального училища в Гамбурге.

Рейтинг@Mail.ru