EP0076823A1 - Logisches spielzeug, insbesondere anschauungsmittel zur darstellung der gravitation und ihrer abstandsabhangigkeit - Google Patents

Logisches spielzeug, insbesondere anschauungsmittel zur darstellung der gravitation und ihrer abstandsabhangigkeit

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Publication number
EP0076823A1
EP0076823A1 EP19820901146 EP82901146A EP0076823A1 EP 0076823 A1 EP0076823 A1 EP 0076823A1 EP 19820901146 EP19820901146 EP 19820901146 EP 82901146 A EP82901146 A EP 82901146A EP 0076823 A1 EP0076823 A1 EP 0076823A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gravitation
logical toy
hollow body
toy according
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19820901146
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lászlo OZSGYANI
Lászloné OZSGYANI
Melinda Ozsgyani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OZSGYANI LASZLONE
Original Assignee
OZSGYANI LASZLONE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OZSGYANI LASZLONE filed Critical OZSGYANI LASZLONE
Publication of EP0076823A1 publication Critical patent/EP0076823A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F3/00—Board games; Raffle games
    • A63F3/04—Geographical or like games ; Educational games
    • A63F3/0457—Geographical or like games ; Educational games concerning science or technology, e.g. geology, chemistry, statistics, computer flow charts, radio, telephone
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/08—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for statics or dynamics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F2250/00—Miscellaneous game characteristics
    • A63F2250/10—Miscellaneous game characteristics with measuring devices
    • A63F2250/1021—Miscellaneous game characteristics with measuring devices for weighing

Definitions

  • the invention relates to the field of the representation of gravitation and contains a proposal for the formation of a logical toy, in particular a visualization device for the representation of gravitation and its dependence on distance, which is equipped with a unit that detects gravity.
  • the logical toy according to the invention which can also be used as a visual aid, can be designed with one or more smaller geometric bodies and, thanks to the use of a unit moving these bodies and various models, can be used to represent the physical effect of gravity. It can be used in various areas of training, in popular science lectures, in clubs, in cultural centers and can even represent gravity in homes.
  • the object of the invention is to provide a toy, and in particular a logical toy, in which the gravity acting between the different parts and their distance dependency is considered to be a factor in the actuation.
  • the purpose of the invention is to eliminate the known disadvantages of the known constructions worked on to illustrate the gravitation and thus in the creation of an illustrative means which itself ensures the illustration of both gravitation and its distance dependency and can also be used as a logical toy .
  • a logical toy was worked out, which contains a small unit, which is marked with a relatively stable rest position and which detects gravity and is provided with such a means of movement which allows the bodies present on it to be moved in space and thereby regulate the magnitude of the forces caused by gravity as a function of the distance.
  • the unit is designed in the form of a hollow body, the advantageous geometric shape ensures the possibility of hiding a full body.
  • the logical toy is aimed at the search for the full body, and the reason for the search is gravitation. Such a mechanism makes it possible to move between the limbs of the
  • the logical toy and illustrative invention medium is based on the knowledge that by hiding a full body in a hollow body, suitably consisting of several hollow parts and by building a larger hollow body, the conditions are created, the examination of the hiding place of the full body on the basis of
  • the position of the full body can be determined on the basis of the maximum value of the gravitation.
  • the toy according to the invention advantageously has a movement mechanism which serves to move the full body and ensures the possibility of moving this body in space and about a vertical axis.
  • the unit for detecting gravity gives an indication that is in proportion to the size of the gravitation caused by the hidden body per portion.
  • Another application of the visual aid according to the invention follows the knowledge that if a model of one of the planets of the solar system is arranged on the unit for detecting gravity, and the model of another natural or artificial celestial body is present in the full body moved with the movement construction is, furthermore the body is moved in the direction of the planet model and outwards from it, the illustration of the effect becomes possible under the influence of the distance dependency of the gravitation, namely that the gravitation varies with the distance: the smaller the distance , the higher the gravitation and vice versa.
  • the hollow body is constructed from a plurality of smaller hollow bodies, the smaller hollow bodies having different geometrical shapes, for. B. they can be designed as colored plastic cubes.
  • the toy contains one or more full bodies, e.g. B. colored or plastic-coated lead cubes, which are formed with the hollow body of the appropriate shape and hidden in this can be.
  • the logical toy is further provided with a small torsion pendulum, which includes a measuring scale with a light indicator. The size of the cabbage body depends on the scales of the smaller hollow bodies and it is variable.
  • the essence of the logical toy in use is that the full body has been hidden in a smaller hollow body and the smaller hollow bodies have been assembled in a larger one.
  • the large hollow body can be moved in space and around a vertical axis using the movement mechanism.
  • the movement mechanism is adjustable and has two levels. Its vertical movement part is interchangeable.
  • the arrangement according to the invention has a longer one as a logical toy, and a shorter one as a visual aid
  • FIG. 1 shows the schematic axonometric block diagram of an advantageous embodiment of the logical toy according to the invention
  • FIG. 2 shows the schematic axonometric block diagram of an advantageous embodiment of the logical toy according to the invention, which is used as a visual aid
  • the ⁇ nFig. 1 visible arrangement has a hollow body 1 suspended on an axis 2, which was assembled from 27 hollow colored plastic cubes.
  • the axis 2 runs vertically and can be freely rotated through 360 ° in a bushing 3, and can be set in three places in the vertical direction.
  • the bushing 3 is guided by means of a line 4 and can be arranged at any point in the region of approximately 40 cm.
  • the line 4 is on a line 5 perpendicular to the previous direction and also in the area
  • the hollow body 1 consists of smaller hollow bodies, for. B. from K 1 , K 2 , K 3 .
  • a full body 6 can be hidden in a smaller hollow body K 1 .
  • the movement mechanism of the arrangement consisting of lines 4 and 5 and of the axis 2 and the bush 3 is designed such that each smaller hollow body K 1 , K 2 , K 3 can be adjusted in various specific positions with respect to a torsion pendulum 7.
  • the torsion pendulum 7 is provided with a rod 8, the position of which can be observed by means of a mirror 10.
  • the mirror 10 throws the light from a light source 9 onto a scale 1.
  • a laser unit can also be used as a light display Lines arranged at intervals of 1 mm In one embodiment, the edge length of the lead cube hidden in the smaller hollow body K 3 was 6.4 cm.
  • the scale 11 was at a distance of 4 to 4.5 m from the torsion pendulum 7 and the hollow body K 3 / colored cube / was in its position closest to the mass of the torsion pendeis 7, at a distance of about 1 to 2 mm from the ceiling of the torsion pendulum 7.
  • the gravitation caused a rotation of the torsion pendulum 7, which caused a significant deflection of the light beam on the scale 11, namely caused by 105 strokes.
  • the scale was closer, ie at a distance of approximately 2 m, the deflection was approximately 50 lines and with a further arrangement, ie at a distance of approximately 20 m, the deflection was approximately 500 lines.
  • the deflection on the scale 11 was about 8 lines.
  • the rod 8 of the torsion pendeis 7 twists in a normal apartment in normal conditions only to a very small extent, which causes a rash of a stroke.
  • the game can also be carried out individually, and in this case the location of the hidden full body 6 is known.
  • the order of the logical steps of the search is important and interesting in the individual game.
  • the full body and the scale 11 can be arranged in different rooms. So two players and two groups can take part in the game. Under the influence of the full body, the increased force of gravity arises soon after the corresponding setting and so can
  • FIG. 2 A possible arrangement is shown in FIG. 2.
  • the movement was ensured by a mechanism which, instead of the bush 3 according to FIG. 1, contains a holder 12.
  • Lines 4 and 5 and holder 12 catches the full body, which is in the form of a cube, and carries a moon model 13.
  • An earth model 14 is arranged on the ceiling at the mass of the torsion pendulum 7.
  • the Himme lkörp models are hollow bodies that can be made of soft or hard plastic.
  • the model ell of the earth-moon system can be used in the following way to represent the distance dependence of gravity: the earth model 14 has an equatorial diameter 14 cm, so the moon model 13 measures one portion per diaseter
  • the scale 11 is arranged at a distance of 4 to 4.5 a, as shown in Fig. 1 was shown.
  • the lines 4 and 5 serve to approximate the moon model 13 to the earth model 14.
  • a scale of 11 can be found on the scale 11 n about 100 lines are observed. This position can be assumed as if the moon were arranged at a distance from the earth's radius.
  • the moon model 13 is removed from the stem model 14 in the direction perpendicular to the rod 8 of the torsion pendulum 7 up to the distance of two earth radii, the reduction in gravity on the scale 11 can be observed well because the display drops by up to about 25 lines .
  • the moon model 3 is further removed up to a distance of three earth radii / approximately
  • the distance dependency of gravity can be illustrated in this area. If the moon model is 13 the process is opposite in the direction along the line 5 to the earth model 14, ie the increase in the gravitational forces can be observed when the distance between the models is reduced. A further arrangement possibility is visible in FIG. In this case, two logical toys I and II according to the invention are arranged at a distance of 1 to 1.5 m from one another.
  • the earth model 14 is arranged above the mass of the torsion pendulum 7 of the logical toy I.
  • the moon model 13 is arranged above the corresponding mass of the logical toy II
  • the full body 6 is only arranged on the holder of the movement mechanism of the logical toy I. and carries a rocket model 15.
  • the logical toys I. and II. Have the displays U arranged at intervals in accordance with FIG. 1. In this arrangement it can be observed how the astronaut feels the change in gravitational forces when traveling from earth to the moon.
  • the rocket model 15 is to be arranged on lines 4 and 5 of the movement mechanism of the logical toy 1 at the closest to the earth model 1.4. This position corresponds to the gravitation acting on the earth's surface, although the distance between the models is 1 to 2 mm. In this case, the deflection of the light beam for the logical toy I. is approximately 100 lines. At the same time, the display 11 of the logical toy II shows no deflection. Theoretically, the moon model 13 also causes a small deflection, but it is so small that the torsion pendulum 7 makes no perceptible rotation.
  • the rocket model 15 is moved along the line 5 in the direction of the moon model. As far as the distance from that
  • Earth model 14 reduces the gravitation acting on rocket model 15 and accordingly the deflection on display 11 decreases continuously.
  • the lowering of the deflection forms a slow process and if the exact value for a location is known, the rocket model 15 should stand be left. The more often it is left standing, the more precisely the process can be observed.
  • the rocket model 15 is at a distance of 20 to 25 cm from the earth model 15, which corresponds to the real distance of 20 to 25 thousand km, the gravitation from the "earth” is so small that it is from the torsion pendulum 7 of the first logical Toy I. is not detectable.
  • the torsion pendulum 7 of the logical toy II also shows no gravity value.
  • the rocket model 15 Upon further removal of the rocket model 15, it reaches the end of the logic toy I. and after that it should be placed on the logic toy II. Here it is arranged on the holder 12 and thus moved along the line 5 in the direction of the moon model 13. If the rocket model 15 is approached to the moon model 13 by a distance of 20 to 25 cm, the light beam on the display 11 of the logical toy II begins to deflect and an opposite process takes place, as in the case of the model 14.
  • the rocket model 15, the plate models can be prepared from neighbors or hard plastic.
  • the logical toy and visual medium according to the invention is suitable for representing gravitation and its dependence on distance, it can be a valuable aid in education. Its mass is relatively small, it can be easily transported.

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Description

LOGISCHES SPIELZEUG, INSBESONDERE ANSCHAUUNGSMITTEL ZUR DARSTELLUNG DER GRAVITATION UND IHRER ABSTAIODSABHÄNGIGKEIT
Die Erfindung betrifft das Fachgebiet der Darstellung der Gravitation und enthält einen Vorschlag zur Ausbildung eines logischen Spielzeugs, insbesondere eines Anschauungsmittels zur Darstellung der Gravitation und ihrer Abstandsabhängigkeit, das mit einer Gravitation erfassenden Einheit ausgestattet ist. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug, das als Anschauungsmittel auch gut anwendbar ist, kann mit einem oder, mehreren kleineren geometrischen Körpern ausgebildet werden und dank Anwendung einer diese Körper bewegenden Einheit sowie verschiedener Modelle zur Darstellung des physischen Effekts der Gravitation angewendet werden. Es ist hilfbar in verschiedenen Gebieten der Schulung, bei den populärwissenschaftlichen Vorlesungen, in Klubs, in Kulturhäusern und kann sogar auch in Wohnungen die Gravitation darstellen.
Die bekannten Gravimeter, Torsion sp endel , und andere ähnliche Geräte dienen in Allgemeinem zur geophysischen und anderen physikalischen Forschungen. Diese Mittel eignen sich nicht als Bildungs- oder Anschauungsmittel, weil sie kostspielig und schwer beweglich sind.
Zur Veranschaulichung der Gravitation dient das Torsionspendel der Firma Leybold /beschrieben in "Praxis", J. 1966 Nr. 8. S. 214/. Der wichtigste Nachteil dieses Pendels besteht darin, daß es immer in Bewegung ist, weist es keine
Ruhelage auf. Die Wirkung der Gravitation soll in einer beschleunigten Bewegung veranschaulicht werden, doch diese Lösung ist relativ kompliziert und nur in begrenztem Maße sind die Effekte verfolgbar. Dieses Mittel eignet sich praktisch zur Darstellung der Abstandsabhängigkeit der Gravitation nicht.
In der sowjetischen Patentschrift Nr. 366 4-91 /Kl. G 09 b 23/06/ wurde ein interessanter neuartiger Vorschlag beschrieben, die Gravitation zu veranschaulichen. Das Wesen des Vorschlags besteht darin, daß die unter der Wirkung der Gravitation stattfindenden Prozesse mittels einer gefärbten Flüssigkei t veranschaulicht werden sollen. Die Flüssigkeit ist in ein em etwa 1 Meter großen Behälter vorhanden und kommuniziert mit einem Kapillarröhrchen . Die Veränderung des Niveaus der Flüssigkeit /z . B. Quecksilber, Wasser, Alkohol/ im Kapillarröhrchen wahrnehmbar ist , wenn neben der Flüssigkeit eine Kugel , ein Zylinder, ein größeres Gewicht , oder ein e an eine m Handwagen angeordnete Last be?;egt wird, oder sich der das Experiment führende Mensch neben dem 3 ehält er befindet.
Bekannterweise ist das Quecks ilber in den Schulen nicht gern gesehen , weil es schwer behandelbar ist und gesundheitsschädlich werden kann . Die Größe der angewendeten Masse scheint ungünstig zu sein , weil zu ihrer Bewegung ein Handwagen, d. h. ein nicht zu bequemes Mit tel vorgeschlagen γ;urde. Die Ver änderung des Niveaus der Flüssigkeit im Kapillarröhrchen kan auch durch die Wärn-ewirkung des menschlichen Körpers hervorgerufen werden , was die Veranschaulichung stört . Wie a us der Patentschrift erkennbar ist , ist diese Konstruktion zur DarStellung der Existenz der Gravitation geeignet , aber folgt aus der Beschreibung nicht , au f welche Weise sie zur Darstellung der Abstandsabhängigkeit der Gravitation geeignet ist. Die internationale Klassifikation der Patent schriften erwähnt in dem eng en Fachgebiet der Physik die Gravit ation nicht. Diese Tatsache scheint zu beweisen, daß solchein physisches Mittel no ch nicht verbreit et worden ist , obwohl in Zusammenhang mit der Raumfahrtforschung immer öfter üb er die Gravitation gespro chen wird.
Im Geuiet der Spielzeug e , und insbesondere der logische Spielzeu ge bildet die Verans chaulichung der Gravitation eine
Neuheit . Keine Publikation ist bekannt , die darauf hinweise, daß die zwischen den verschiedenen Körpern immer wirkende
Gravitation und ihre Abstandsabhängigkeit als ein die Betätigung des Spielzeuges bestimmender Faktor gelte . Wie aus d er Fachl it eratur folgt , wurde zur Zeit das Problem der Darstellung, Veranschaulichung der Gravitation und ihrer Abstandsabhängigkeit noch nicht gelöst, allemal in einer Form, die massenhaftig abnehmbar seie.
Im Gebiet der Spielzeuge und insbesondere der logischen Spielzeuge ist keine derartige Lösung bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eine Spielzeugs und insbesondere eines logischen Spielzeugs, bei dem die zwischen den verschiedenen Teilen wirkende Gravitation und ihre Abstandsabhängigkeit als «in die Betätigung be stimmender Faktor gilt.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Beseitigung der bekannten Nachteile der zur Veranschaulichung der Gravitatio bearbeiteten bekannten Konstruktionen und derart in der Scha fung eines Anschauungsmittels, das selbst die Veranschaulichung sowohl der Gravitation, als auch ihrer Abstandsabhängi keit sichert und gleichzeitig als logisches Spielzeug anwend bar ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein logisch Spielzeug bearbeitet, das eine kleine, mit relativ stabiler Ruhelage gekennzeichnete und die Gravitation erfassende Einheit enthält und mit einem solchen Bewegungsmittel versehen ist, der es gestattet, die darauf vorhandenen Körper im Raum in Bewegung zu lassen und dadurch die Größe der durch die Gravitation hervorgerufenen Kräfte in der Abhängigkeit von dem Abstand zu regulieren. Die Einheit ist in Form eines Hohl körpers ausgebildet, dessen vorteilig geometrische Form die Möglichkeit sichert, einen vollen Körper zu verstecken. Das logische Spielzeug ist auf die Suchung des vollen Körpers gerichtet, und der Grund der Suchung ist die Gravitation. Ein solcher Mechanismus ermöglicht, die zwischen den Gliedern des
Sonnensystems und künstlichen Satelliten oder Raketen wirkende Gravitation zu modellieren, weil die Teile der Konstruktio auswechselbar derart ausgebildet werden kann, daß sie die untersuchten Objekte vertreten. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug und Anschauungs mittel beruht auf der Erkenntnis, daß durch Versteckung eine vollen Körpers in einem, zweckmäßig aus mehreren hohlen Teilen bestehenden Hohlkörper und durch Aufbau eines größeren Hohlkörpers die Bedingungen geschaffen werden, die Untersuchung der Versteckungsstelle des vollen Körpers aufgrund der
Abstandsabhängigkeit der Gravitation und die Lokalisation des vollen Körpers vorzunehmen. Die Stelle des vollen Körpers kann aufgrund des maximalen Wertes der Gravitation bestimmt werde Das erfindungsgemäße Spielzeug weist vorteilig einen Bewegungsmechanismus auf, der zur Bewegung des vollen Körpers dient .und die Möglichkeit sichert, diesen Körper im Raum und um eine senkrechte Achse zu bewegen. Die Einheit zur Erfassung der Gravitation gibt in diesen Fällen eine Anzeige, die mit der Größe der vom versteckten Körper verursachten Gravitation pro portion eil ist.
Eine andere Anwendung des erfindungsgemäßen Anschauungsmittels folgt der Erkenntnis, daß, falls ein Modell eines der Planeten des Sonnensystems auf der Einheit zur Erfassung der Gravitation angeordnet wird, und das Modell eines anderen natürlichen oder künstlichen Himmelskörpers bei dem mit der Be wegung skonstruktion bewegten vollen Körper vorhanden ist, weiters der Körper in Richtung des Planetenmodells und nach außen von ihm bewegt wird, die Veranschaulichung des Effektes unter Einwirkung der Abs tands abhäng igkeit der Gravitation möglich wird, und nämlich, daß die Gravitation sich mit dem Abstand veränderlich ist: je kleiner der Abstand, desto höher ist die Gravitation und umgekehrt.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäße logischen Spielzeugs ist der Hohlkörper aus mehreren kleineren Hohlkörpern aufgebaut, wobei die kleineren Hohlkörper verschiedene geometrische Formen aufweisen, z. B. können sie als farbige Kunststoffwürfel ausgebildet werden. Das Spielzeug enthält ein oder mehr volle Körper, z. B. gefärbte oder mit Kunststoff beschichtete Bleiwürfel, die mit dem Hohlkörper entsprechender Form ausgebildet sind und in diesen versteckt werden können. Das logische Spielzeug wird weit ers mit einem kleinen Torsionspendel versehen, zu dem eine mit Lichtanzeige versehene Meßskale gehört. Die Größe des Kohlkörpers hängt von den Maßstaben der kleineren Hohlkörper ab und sie ist veränderlich.
Das Wesen des logischen Spielzeugs bei der Anwendung besteht darin,, daß der volle Körper in einem kleineren Hohlkörper versteckt worden ist, und die kleineren Hohlkörper in einem größeren zusammengebaut worden sind. Der große Hohlkörper kann mit dem Bewegungsmechanismus im Raum und um eine senkrechte Achse bewegt werden. Der Bewegungsnechanismus ist einstellbar und hat zwei Niveaus. Sein die senkrechte Bewegung gewährleistender Teil ist austauschbar. Als logische Spielzeug wird die erfindungsgemäße Anordnung mit einem längeren, und als Anschauungsmittel mit einem kürzeren solchen
Teil versehen.
Das erfindungsgemäße logische Spielzeug v/ird nachstehend an Ausführungsbeispielen, mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 das schematis.che axoncmetrische Blockschema einer vorteilhaften Ausführung des erfin du ngs gemäßen logischen Spielzeugs, Fig. 2 das Schema tische axonometrische Blockschema einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen logischen Spielzeugs, das als Anschauungsmittel zur
Veranschaulichung der Abstandsabhängigkeit der zwischen den natürlichen Gliedern des Sonnensystems, d. h. zwischen der Sonne, den Planeten und ihren Monden wirkenden Gravitation geeignet ist, und Fig. 3 das schematische axonometrische Blockschema einer weiteren vorteiligen Ausführung des erfindungsgemäßen logischen Spielzeugs, die als Anschauungsmittel zur Darstellung der im Sonnensystem wirkenden Gravitation, zur Veranschaulichung der Raumfahrt geeignet ist. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug, wie in Fig. 1. dargestellt, veranschaulicht die Wirkung der Gravitation.
Die ϊnFig. 1 sichtbare Anordnung weist einen auf einer Achse 2 aufgehängten Hohlkörper 1 auf, der aus 27 hohlen farbigen Kunststoffwürfeln zusammengestellt wurde. Die Achse 2 verläuft senkrecht und kann in einer Büchse 3 frei um 360° verdreht, sowie in senkrechter Richtung in drei Stellen eingestellt werden. Die Büchse 3 ist mittels einer Leitung 4 geführt und im Bereich etwa 40 cm kann in beliebiger Stelle angeordnet werden. Die Leitung 4 ist auf einer Leitung 5 in senkrechter zu der vorigen Richtung und auch im Bereich etwa
40 cm in beliebiger Stelle verschiebbar. Der Hohlkörper 1 besteht, aus kleineren Hohlkörpern, z. B. aus K1, K2, K3. Ein voller Körper 6 kann in einem kleineren Hohlkörper K1 versteckt werden. Der aus Leitungen 4 und 5 und aus der Achse 2 sowie der Büchse 3 bestehende Bewegungsmechanismus der Anordnung ist derart ausgebildet, daß jeder kleinerer Hohlkörper K1, K2, K3 in verschiedenen bestimmten Stellen hinsichtlich eines Torsionspendels 7 eingestellt werden kann. Das Torsionspendel 7 ist mit einem Stab 8 versehen, dessen Lage "mittels eines Spiegels 10 beobachtet werden kann. Der Spiegel 10 wirft das Licht einer Lichtquelle 9 auf eine Skale 1 Als Licht anzeige kann eine Lasereinheit auch angewendet werden. Auf der Skale 11 sind die Striche in Abständen 1 mm angeordnet. In einer verwirklichten Ausführung betrug die Kan- tenlänge des im kleineren Hohlkörper K3 versteckten Bleiwürfeis 6,4 cm.
In einem durchgeführten Experiment wurden die nachfolgenden Ergebnisse erreicht:
Die Skale 11 lag im Abstand 4 bis 4,5 m von dem Torsionspendel 7 und der Hohlkörper K3 /farbiger Würfel/ befan sich in seiner der Masse des Torsions pendeis 7 nächstliegenden Lage, im Abstand etwa 1 bis 2 mm von der Decke des Torsionspendels 7. 3ei dieser Anordnung bewirkte die Gravitation eine Drehung des Torsionspendels 7, die auf der Skale 11 einen bedeutenden Ausschlag des Lichtstrahls bewirkte, nämlich von 105 Strichen bewirkte. Falls die Skale näher, d. h. in einem Abstand etwa 2 m lag, betrug der Ausschlag etwa 50 Striche und bei weiterer Anordnung, d.h. in einem Abstand von etwa 20 m betrug der Ausschlag etwa 500 Striche. Nachdem der Hohlkörper 1 auf der Leitung 4 so verschoben worden war, daß der farbige Würfel die am nähest en zu der Masse des Torsionspendels 7 liegende Lage aufnahm, betrug der Ausschlag auf der Skale 11 etwa 8 Striche. Der Stab 8 des Torsions pendeis 7 verdreht in einer normalen Wohnung in normalen Bedingungen lediglich in sehr geringem Maße, der einen Ausschlag von einem Strich bewirkt.
Das Spiel ist auch individuell durchführbar, und in die sem Falle ist die Lage des versteckten vollen Körpers 6 bekannt. Die Reihenfolge der logischen Schritte der Suchung ist in dem individuellen Spiel wichtig und interessant.
Der volle Körper und die Skala 11 können in verschiedenen Zimmern angeordnet werden. So können am Spiel zwei Spieler und zwei Gruppen teilnehmen. Unter Einwirkung des vollen Körpers entsteht die vergrößerte Kraftwirkung der Gravitation bald nach der entsprechenden Einstellung und so kann seine
Lage bestimmt werden.
Der Abgang des die Lage zeigenden Lichtstrahls, sein Ausschlag geben ein interessantes Erlebnis den Anwesenden, weil die allgemeine Meinung sagt, daß die unter Einwirkung der Gravitation hervorgeruf enen Kräfte so schwach .sind, daß sie in laboratorischen Bedingungen nur mittels komplizierten Konstruktionen darstellbar sind. Das logische Spielzeug ist je interessanter, desto mehr kleinere Hohlkörper in dem Hohlkörper 1 vorhanden sind. In diesem Falle ist das Auffinden des versteckten vollen Würfels eine komplizierte Aufgabe, die
' auch Wettbewerben zugrunde gelegt werden kann.
Eine Anordnungsmöglichkeit ist aus Fig. 2 sichtbar. Die Bewegung wurde in diesem Falle durch einen Mechanismus gewährleistet, der anstatt der Büchse 3 nach Fig. 1 einen Halter 12 enthält. Die Leitungen 4 und 5 sowie der Halter 12 fängt den vollen Körper auf , der in Form eines Würfels ausgebildet ist , und ein Mondmodell 13 trägt. Auf der Decke is ein Erdemodell 14 bei der Masse des Torsionspendels 7 angeordnet . Die Himme lkörp ermodelle sind hohle Körper, die aus weichem oder hartem Kunststoff ausgebildet werden können.
Zur Darstellung der Abstandsabhängigkeit der Gravitation kann das Mod ell des Erde-Mond-Systems auf nachfolgende Weise benutzt werden: Das Erdemodell 14 hat einen äquatorischen Diameter 14 cm, so das Mondmodell 13 einen maßen pro portioneilen Diaseter
3 ,5 cm au fweisen kann. Die Skale 11 wird im Abstand von 4 bis 4,5 a angeordnet , wie es in Fig . 1 dargestellt wurde. Die Leitungen 4 und 5 dienen zur Näherung des Mondmodells 13 zum Erdemodell 14. Bei Erreichung des kleinsten Abstandes zwisehen dem Mondmodell und der Decke des Torsions pend eis 7 , was etwa 1 b is 2 mm beträgt, kann auf der Skale 11 ei n Ausschlag vo n etwa 100 Strichen beobacht et werden. Diese Lage kann so angenommen werden , als ob der Mond im Abstand des Erdradius angeordne t wäre . Entfernt man das Mondmodell 13 vom Srdemodell 14 in zum Stab 8 des Torsionspendels 7 senkrecht er Richt ung bis zum Abstand zweier Erdradii , und so kann man die Verminderung der Gravitation auf der Skale 11 gut beobacht en , weil die Anzeige bis zu etwa 25 Strichen sinkt . Längs der Richtung der Leitung 5 entfernt man weiter das Mondmodell 3 bis zum Abstand von drei Erdradien /etwa
20 cm/. Dabei sinkt die Anzeige auf der Skala 11 ois zu etwa 10 Z eichen . Bei weiterer Entfernung des Mondmodells vermindert sic h die Gravit ation so bedeutend , daß das Torsionspendel 7 zur Anzeige der Gravitationskräfte schon unfähig ist. Das findet bei der dargestellt en Anordnung bei Abstand 25 cm zwischen dem Erdemodell 14 und dem Monάmodell 13 statt. Dieser Abstand ent spricht bei normalen Bedingung en der Entfernung von 25000 km.
Die Abstandsabhängigkeit der Gravit ation kann in di esem Bereich veranschaulicht werden. Falls das Mondmodell 13 längs der Leitung 5 zum Erdmodell 14 genähert wird, ist der Vorgang gegensinnig, d. h. bei Verminderung des Abstandes zwischen den Modellen kann die Vergrößerung der Gravitationskräfte beobachtet werden. In Fig. 3. ist eine weitere Anordnungsmöglichkeit sichtbar. In diesem Falle sind zwei erf indungsgemäße logische Spielzeuge I. und II. in einem Abstand von 1 bis 1,5 m voneinander angeordnet. Über der Masse des Torsionspendels 7 des logischen Spielzeugs I. wird das Erdemodell 14, über entsprechender Masse des logischen Spielzeuges II. das Mondmodell 13 angeordn
Der volle Körper 6 ist nur am Halter des Bewegungsmechanism des logischen Spielzeuges I. angeordnet und trägt ein Raketenmodell 15. Die logischen Spielzeuge I. und II. weisen die Anzeigen U in Abständen gemäß Fig. 1. angeordnet auf. In dieser Anordnung kann beobachtet werden,, wie der Astronaut die Veränderung der Gravitationskräfte bei einer Reise von der Erde zum Mond fühlt.
Es soll das Raketenmodell 15 auf den Leitungen 4 und 5 des Bewegungsmechanismus des logischen Spielzeugs 1 am nähe sten zum Erdemodell 1.4 angeordnet werden. Diese Lage entspricht der auf der Erdoberfläche wirkenden Gravitation, obwohl der Abstand zwischen den Modellen 1 bis 2 mm beträgt. In diesem Falle beträgt der Ausschlag des Lichtstrahls bei dem logischen Spielzeug I. etwa 100 Striche. Gleichzeitig zeigt die Anzeige 11 des logischen Spielzeugs II. keinen Ausschlag. Theoretisch bewirkt das Mondmodell 13 auch einen kleinen Ausschlag, aber er ist so klein, daß das Torsionspendel 7 keine wahrnehmbare Drehung macht.
Längs der Leitung 5 wird das Raketenmodell 15 in Richtung des Mondmodells bewegt. In Maße der Entfernung von dem
Erdemodell 14 vermindert sich die auf das Raketenmodell 15 wirkende Gravitation und demgemäß sinkt der Ausschlag auf der Anzeige 11 kontinuierlich. Die Senkung des Ausschlags bildet einen langsamen Prozeß und wenn der genaue Wert bei einer Lage zu kennen ist, soll das Raketenmodell 15 stehen gelassen werden. Je öfter es stehen gelassen wird, desto genauer kann der Prozeß beobachtet werden. Wenn sich das Raketenmodell 15 im Abstand von 20 bis 25 cm von dem Erdemodell 15 befindet, was dem realen Abstand von 20 bis 25 tausend km entspricht, ist die Gravitation von der "Erde" so klein, daß sie von dem Torsionspendel 7 des ersten logischen Spielzeugs I. nicht erfaßbar ist. Gleichzeitig zeigt das Torsionspendel 7 des logischen Spielzeugs II. auch keinen Gravität ionswert. Bei weiterer Entfernung des Raketenmodells 15 erreicht es das Ende des logischen Spielzeugs I. und danach soll es auf dem logischen Spielzeug II, angeordnet werden. Hier wird es auf dem Halter 12 angeordnet und damit längs der Leitung 5 in Richtung des Mondmodells 13 bewegt. Wird das Raketenmodeil 15 zum Mondmodell 13 bis zum Abstand von 20 bis 25 cm genähert, fängt der Lichtstrahl auf der Anzeige 11 des logischen Spielzeugs II. auszuschlagen an, und ein gegensinniger Prozeß geht vor sich, wie bei dem Srdemodell 14.
Das Raketenmodell 15, die Platenmodelle können aus weiehern oder hartem Kunststoff vorbereitet werden.
Das erf indungsgemäße logische Spielzeug und Anschauungsmittel eignet sich zur Darstellung der Gravitation und ihrer Abstandsabhängigkeit, es kann ein wertvolles Hilfsmittel der Bildung sein. Seine Masse ist relativ klein, es kann leicht transportiert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Logisches Spielzeug, insbesondere Anschauungsmittel zur Darstellung der Gravitation und ihrer Abstandsabhängigkeit, das mit einer die Gravitation erfassenden Einheit ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es einen vollen
Körper /6/ und einen Hohlkörper /1, K1, K2, ..., Kn, 13, 14, 15/ enthält und mit einem die- relative räumliche Bewegung de vollen Körpers /6/ und des Hohlkörpers /1, K1, K2, ..., Kn, 13, 14, 15/ gewährleistenden Bewegungsmechanismus 2, 3, 4, 5 12/ versehen ist.
2. Logisches Spielzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper /1/ als zusammenhängender geometrischer Körper ausgebildet ist, der mehrere, gegebenenfalls 27 aufschließbare kleine Hohlkörper /K1, K2, ..., Kn/ verschiedener Farben enthält.
3. Logisches Spielzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der volle Körper /6/ eine dem Innenraum der kleinen Hohlkörper /K1, K2, ..., Kn/ verschiedener Farben zugepaßte äußere Gestalt aufweist.
4. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus so mit dem Hohlkörper /1/ verbunden ist, daß mit ihrer Verschie bung und Drehung in eine senkrechte Achse /2/ die kleinen Hohlkörper /K1, K2, ..., Kn/ verschiedener Farben im Raum in Bezug zu der die Gravitation erfassenden Einheit /7/ im
Raum beweglich sind.
5. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus /3,
4, 5/ auf zumindest zwei Höhenniveau einstellbar ist.
6. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus auf einem Halter /12/ aufgefangen ist, der zur Bewegung des vollen Körpers /6/ oder mehreren vollen Körper /6/ sowie der kleinen Hohlkörper K1, K2, ... Kn/ geeignet ausgebildet ist.
7. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlkörper /13, 14, 15 aufweist, die in Form sowohl der Planeten des Sonnensystems als auch ihrer Monde und als Rakete ausgebildet und gefärbt sind.
8. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper /K1, K2 K3, ..., Kn, 13/ 14, 15/ aus hartem oder weichem Kunststoff ausgebildet sind.
9. Logisches Spielzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gravitation erfassende Einheit /7/ als Torsionspendel ausgebildet ist.
EP19820901146 1981-04-13 1982-04-09 Logisches spielzeug, insbesondere anschauungsmittel zur darstellung der gravitation und ihrer abstandsabhangigkeit Withdrawn EP0076823A1 (de)

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