JPS5919337B2 - 合力方向の判定機構を備えた力学実験装置 - Google Patents
合力方向の判定機構を備えた力学実験装置Info
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- JPS5919337B2 JPS5919337B2 JP15020981A JP15020981A JPS5919337B2 JP S5919337 B2 JPS5919337 B2 JP S5919337B2 JP 15020981 A JP15020981 A JP 15020981A JP 15020981 A JP15020981 A JP 15020981A JP S5919337 B2 JPS5919337 B2 JP S5919337B2
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- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 19
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 101100327917 Caenorhabditis elegans chup-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は中学校等における力学学習用に使用される、合
力方向の判定機構を備えた力学実験装置に関するもので
ある。
力方向の判定機構を備えた力学実験装置に関するもので
ある。
中学校等における力学学習は、２力の合力の方向とその
大きさを求め、力の合成の法則を導くことから始まり、
更に力のつり合いの条件の発見へと発展させるのである
が、現在はこのための実験装置もなく、複数の実験者が
２本のバネばかりにつけたリングを引き、このリングの
動き出す方向で合力の方向を観察している。
大きさを求め、力の合成の法則を導くことから始まり、
更に力のつり合いの条件の発見へと発展させるのである
が、現在はこのための実験装置もなく、複数の実験者が
２本のバネばかりにつけたリングを引き、このリングの
動き出す方向で合力の方向を観察している。
しかし、この方法ではリングの瞬間的な動きを観察しに
くく、不正確な面が多く、その後の合力の大きさ、力の
合成の法則、つり合いの条件へと授業を発展させるのは
大変な困難と誤差を伴う。このような点に鑑み、本発明
は合力の方向を正確に示す機構を有し、これにより力の
合成の法則、つり合いの条件等の実験学習が、少人数で
正確かつ論理的にできるようにした力学実験装置を提供
するものである。
くく、不正確な面が多く、その後の合力の大きさ、力の
合成の法則、つり合いの条件へと授業を発展させるのは
大変な困難と誤差を伴う。このような点に鑑み、本発明
は合力の方向を正確に示す機構を有し、これにより力の
合成の法則、つり合いの条件等の実験学習が、少人数で
正確かつ論理的にできるようにした力学実験装置を提供
するものである。
以下、本発明を図示の実施例に基いて具体的に説明する
。
。
第１図は本発明の力学実験装置が備えている合力方向の
判定機構の一例を示すものである。
判定機構の一例を示すものである。
この事例においては、力学実験装置の底板９と上板８と
の間に、クランクピン３を備えたクランク軸４を回転自
在に立設し、該クランク軸４にはその回転中心線に対し
クランクピン３と同一方向に示標５を備えさせ、更に、
クランクピン３にはリング６を遊嵌し、該リング６には
複数本のヒモＴ、Ｔ・ ・の一端をそれぞれ固定する。
符号１はヒモ７、７が引かれたときにクランク軸４が回
転しないようにするための中心軸である。該中心軸１は
クランク軸４とそのクランクピン３に対応するＬ字型の
みぞ２を備えており、クランク軸４に対し着脱自在に取
り付ける。上記の判定機構により合力方向を判定する際
には、まず、中心軸１をリング６内に挿入すると共にク
ランク軸４に嵌め付ける。
の間に、クランクピン３を備えたクランク軸４を回転自
在に立設し、該クランク軸４にはその回転中心線に対し
クランクピン３と同一方向に示標５を備えさせ、更に、
クランクピン３にはリング６を遊嵌し、該リング６には
複数本のヒモＴ、Ｔ・ ・の一端をそれぞれ固定する。
符号１はヒモ７、７が引かれたときにクランク軸４が回
転しないようにするための中心軸である。該中心軸１は
クランク軸４とそのクランクピン３に対応するＬ字型の
みぞ２を備えており、クランク軸４に対し着脱自在に取
り付ける。上記の判定機構により合力方向を判定する際
には、まず、中心軸１をリング６内に挿入すると共にク
ランク軸４に嵌め付ける。
すると、クランク軸４は中心軸１と一体化し、ヒモ７，
７・・・からの力はクランクピン３には作用しなくなる
ため、ヒモ７，７・・・を引いてもクランク軸４は回転
しない状態となる。そこで、各ヒモ７，７・・・をそれ
ぞれ別々の方向に引いた状態で中心軸１を任意の時に第
１図矢印の方向に引き抜けばよい。しかるときは、クラ
ンク軸４の固定が解除され、ヒモ７，７・・・を引く力
がリング６を介してクランクピン３に伝えられるため、
クランクピン３はクランク軸４を中心として合力方向に
回動する。従つて、クランクピン３と同一方向に取り付
けられた示標５は合力方向まで回動し、合力方向を指し
て停止する。このようにして合力方向を任意の時に正確
に判定することができる。第２図は本発明の力学実験装
置が備えている合力方向の判定機構の変形例を示すもの
である。
７・・・からの力はクランクピン３には作用しなくなる
ため、ヒモ７，７・・・を引いてもクランク軸４は回転
しない状態となる。そこで、各ヒモ７，７・・・をそれ
ぞれ別々の方向に引いた状態で中心軸１を任意の時に第
１図矢印の方向に引き抜けばよい。しかるときは、クラ
ンク軸４の固定が解除され、ヒモ７，７・・・を引く力
がリング６を介してクランクピン３に伝えられるため、
クランクピン３はクランク軸４を中心として合力方向に
回動する。従つて、クランクピン３と同一方向に取り付
けられた示標５は合力方向まで回動し、合力方向を指し
て停止する。このようにして合力方向を任意の時に正確
に判定することができる。第２図は本発明の力学実験装
置が備えている合力方向の判定機構の変形例を示すもの
である。
この事例においては、力学実験装置の底板９と上板８と
の間に円筒形のクランク軸１１を回転自在に立設する。
該円筒形クランク軸１１はその中間部を切り欠き、該中
間部における残部をクランクピン３としている。該クラ
ンクピン３には、略円筒形部材の外周面に複数の個別リ
ング１３，１３・・・を回転自在に装着して成る総合リ
ング１２を遊嵌し、各個別リング１３，１３・・・にヒ
モ７，７・・・の一端をそれぞれ固定する。円筒形クラ
ンク軸１１にはその中心線に対しクランクピン３と同一
方向に示標５を備えさせる。符号１０はヒモ７，７・・
・が引かれたときに円筒形クランク軸１１が回転しない
ようにするための中心軸であつて、円筒形クランク軸１
１内への挿入、引き抜きが自在である。なお、円筒形ク
ランク軸１１内への挿入を容易ならしめるために中心軸
１０先端はクサビ状に形成されている。この事例におけ
る判定機構により合力方向を判定する際には、中心軸１
を円筒形クランク軸１１と総合リング１２とに挿入した
後、第１図の事例の場合と同様にすればよく、作用面で
も次の点を除き第１図の事例と同様である。
の間に円筒形のクランク軸１１を回転自在に立設する。
該円筒形クランク軸１１はその中間部を切り欠き、該中
間部における残部をクランクピン３としている。該クラ
ンクピン３には、略円筒形部材の外周面に複数の個別リ
ング１３，１３・・・を回転自在に装着して成る総合リ
ング１２を遊嵌し、各個別リング１３，１３・・・にヒ
モ７，７・・・の一端をそれぞれ固定する。円筒形クラ
ンク軸１１にはその中心線に対しクランクピン３と同一
方向に示標５を備えさせる。符号１０はヒモ７，７・・
・が引かれたときに円筒形クランク軸１１が回転しない
ようにするための中心軸であつて、円筒形クランク軸１
１内への挿入、引き抜きが自在である。なお、円筒形ク
ランク軸１１内への挿入を容易ならしめるために中心軸
１０先端はクサビ状に形成されている。この事例におけ
る判定機構により合力方向を判定する際には、中心軸１
を円筒形クランク軸１１と総合リング１２とに挿入した
後、第１図の事例の場合と同様にすればよく、作用面で
も次の点を除き第１図の事例と同様である。
すなわち、第２図に示す事例においては、クランクピン
３に遊嵌するリングとして、略円筒形部材の外周面に複
数の個別リング１３，１３・・・を回転自在に装着して
成る総合リング１２が使用されているため、各ヒモ７を
引いたときには各個別リング１３がその力の方向に回動
する結果、各力の作用線は常に総合リング１２の中心を
通ることになる。従つて、それぞれの力が作用する角度
を正確にとらえることができ、合力方向をより正確に判
定することが可能となる。第３，４図は第１図に示す合
力方向の判定機構を中心部に備えた力学実験装置の一例
を示すものである。
３に遊嵌するリングとして、略円筒形部材の外周面に複
数の個別リング１３，１３・・・を回転自在に装着して
成る総合リング１２が使用されているため、各ヒモ７を
引いたときには各個別リング１３がその力の方向に回動
する結果、各力の作用線は常に総合リング１２の中心を
通ることになる。従つて、それぞれの力が作用する角度
を正確にとらえることができ、合力方向をより正確に判
定することが可能となる。第３，４図は第１図に示す合
力方向の判定機構を中心部に備えた力学実験装置の一例
を示すものである。
この事例においては、底板として透明な分度盤１６を用
いる。分度盤１６は、机上、黒板上等に吸着する吸盤１
４，１４・・・を下面に備えると共に周縁部には軸穴１
５，１５・・・を同一角度間隔で穿設する。また、分度
盤１６の上面中央部には支柱１７を立設し、該支柱１７
の上部には上板１８を第４図において上方に９０度回動
可能に枢着する。この事例の力学実験装置は第１図に示
す判定機構について説明したようにして使用するのであ
るが、この装置を吸盤１４，１４・・・によりオーバー
ヘツドプロジエクタ一（以下、「０ＨＰ．Ｉという。
いる。分度盤１６は、机上、黒板上等に吸着する吸盤１
４，１４・・・を下面に備えると共に周縁部には軸穴１
５，１５・・・を同一角度間隔で穿設する。また、分度
盤１６の上面中央部には支柱１７を立設し、該支柱１７
の上部には上板１８を第４図において上方に９０度回動
可能に枢着する。この事例の力学実験装置は第１図に示
す判定機構について説明したようにして使用するのであ
るが、この装置を吸盤１４，１４・・・によりオーバー
ヘツドプロジエクタ一（以下、「０ＨＰ．Ｉという。
）上、机上、黒板上等に固定し、第５，６図に示すよう
に、ヒモ７の先端に取り付けたバネばかり２１の力や定
滑車１９を介してヒモ７の先端に吊り下げた分銅２０の
力により実験を行うことも可能である。なお、定滑車１
９は、その軸を分度盤１６の周縁部の軸穴１５に挿入す
ることにより、分度盤１６に固定することができる（第
６図参照）。この事例の力学実験装置によれば、複数の
力の合力方向及びそれらの力の作用し合う角度が分度盤
１６により正確に読みとれるため、力の合成の法則の検
証実験を極めて効果的に行うことができる。第７〜９図
は第２図に示す合力方向の判定機構を中心部に備えた力
学実験装置の一例を示すものである。
に、ヒモ７の先端に取り付けたバネばかり２１の力や定
滑車１９を介してヒモ７の先端に吊り下げた分銅２０の
力により実験を行うことも可能である。なお、定滑車１
９は、その軸を分度盤１６の周縁部の軸穴１５に挿入す
ることにより、分度盤１６に固定することができる（第
６図参照）。この事例の力学実験装置によれば、複数の
力の合力方向及びそれらの力の作用し合う角度が分度盤
１６により正確に読みとれるため、力の合成の法則の検
証実験を極めて効果的に行うことができる。第７〜９図
は第２図に示す合力方向の判定機構を中心部に備えた力
学実験装置の一例を示すものである。
この事例においては、底板として周縁部に後述するクリ
ツプの軸穴１５，１５・・・を同一角度間隔で穿設した
透明な円形底板２５を用い、上板として円形底板２５の
軸穴に対応する軸穴１５，１５・・・を周縁部に備える
と共に扇状の透孔を３か所に有する透明な円形上板２４
を用い、第８図に示すように円形底板２５上に所定の間
隔を置いて円形上板２４をボルトナツト２９により取り
付ける。円形上板２４の上面には、力の大きさを示す同
心円状の目盛と角度を示す放射状の目盛とを下面に備え
た透明な分度分力盤２３をボルトと蝶ナツト２８により
着脱自在に取り付ける。また、各ヒモ７の一端はバネカ
プセル２７に出没自在に収納したバネ２６を介して総合
リング１２の各個別リング１３に固定し、各ヒモ７の他
端には前記各軸穴１５に対応する軸を備えたクリツプ２
２を取り付ける。なお、各ヒモ７はその一端を直接総合
リング１２の各個別リング１３に取り付け、他端には定
滑車１９を介して分銅２０を取り付けてもよい（第１０
図）。この場合にも、定滑車１９はその軸を円形底板２
５と円形上板２４の軸穴１５に挿入することにより位置
を固定する。この事例の力学実験装置は基本的には第２
図に示す判定機構について説明したようにして使用する
のであるが、ばね２６を用いたときには、各々のヒモ７
を一本ずつ各別の方向に引いてばね２６を伸ばした状態
でクリツプ２２を順次軸穴１５に固定することにより、
一人の実験者が複数のばねを実験に用いることが可能と
なる。この事例においては、複数の力の合力方向とそれ
らの力の作用し合う角度だけでなく各々の力の大きさを
も分度分力盤２３で読み取ることができる。ちなみに、
各々の力の大きさは、各バネ２６がバネカプセル２７か
ら伸び出した長さを分度分力盤２３の同心円状の目盛で
読むことにより判定する。また、実験中に分度分力盤２
３の上面に力の作図作業を行うことができ、更には力学
実験装置を０ＨＰに載置し、作図作業と実際の力が作用
している状態を投影することもできる。以上説明したよ
うに、本発明によれば、複数の力の合力方向あるいはそ
れらの力の大きさや作用し合う角度を任意の時に正確に
判定することができるので、力の合成の法則の検証実験
が容易になる上、生徒に推論させてから合力方向等の判
定をすることができるため論理的、創造的科学教育が可
能となる。
ツプの軸穴１５，１５・・・を同一角度間隔で穿設した
透明な円形底板２５を用い、上板として円形底板２５の
軸穴に対応する軸穴１５，１５・・・を周縁部に備える
と共に扇状の透孔を３か所に有する透明な円形上板２４
を用い、第８図に示すように円形底板２５上に所定の間
隔を置いて円形上板２４をボルトナツト２９により取り
付ける。円形上板２４の上面には、力の大きさを示す同
心円状の目盛と角度を示す放射状の目盛とを下面に備え
た透明な分度分力盤２３をボルトと蝶ナツト２８により
着脱自在に取り付ける。また、各ヒモ７の一端はバネカ
プセル２７に出没自在に収納したバネ２６を介して総合
リング１２の各個別リング１３に固定し、各ヒモ７の他
端には前記各軸穴１５に対応する軸を備えたクリツプ２
２を取り付ける。なお、各ヒモ７はその一端を直接総合
リング１２の各個別リング１３に取り付け、他端には定
滑車１９を介して分銅２０を取り付けてもよい（第１０
図）。この場合にも、定滑車１９はその軸を円形底板２
５と円形上板２４の軸穴１５に挿入することにより位置
を固定する。この事例の力学実験装置は基本的には第２
図に示す判定機構について説明したようにして使用する
のであるが、ばね２６を用いたときには、各々のヒモ７
を一本ずつ各別の方向に引いてばね２６を伸ばした状態
でクリツプ２２を順次軸穴１５に固定することにより、
一人の実験者が複数のばねを実験に用いることが可能と
なる。この事例においては、複数の力の合力方向とそれ
らの力の作用し合う角度だけでなく各々の力の大きさを
も分度分力盤２３で読み取ることができる。ちなみに、
各々の力の大きさは、各バネ２６がバネカプセル２７か
ら伸び出した長さを分度分力盤２３の同心円状の目盛で
読むことにより判定する。また、実験中に分度分力盤２
３の上面に力の作図作業を行うことができ、更には力学
実験装置を０ＨＰに載置し、作図作業と実際の力が作用
している状態を投影することもできる。以上説明したよ
うに、本発明によれば、複数の力の合力方向あるいはそ
れらの力の大きさや作用し合う角度を任意の時に正確に
判定することができるので、力の合成の法則の検証実験
が容易になる上、生徒に推論させてから合力方向等の判
定をすることができるため論理的、創造的科学教育が可
能となる。
また、一人の教師が０ＨＰ上で作図作業をしながら多数
のバネを取り扱うことができるので、科学教育の能率と
内容を向上させることが可能となる。
のバネを取り扱うことができるので、科学教育の能率と
内容を向上させることが可能となる。
第１図は合力方向の判定機構の一例を示す一部切断斜視
図、第２図は同上の変形例を示す一部切断斜視図、第３
図は第１図の判定機構を備えた力学実験装置の平面図、
第４図は同上装置の側面図、第５図は同上装置の使用状
態の一例を示す平面図、第６図は同上装置を垂直にして
使用した状態を示す正面図、第７図は第２図の判定機構
を備えた力学実験装置の平面図、第８図は同上装置の側
面図、第９図は同上装置を分解して示す斜視図、第１０
図は同上装置の使用状態の一例を示す平面図である。 １・・・・・・中心軸、２・・・・・・Ｌ字型のみぞ、
３・・・・・・クランクピン、４・・・・・・クランク
軸、５・・・・・・示標、６・・・・・・リング、７・
・・・・・ヒモ、８・・・・・・上板、９・・・・・・
底板、１０・・・・・・中心軸、１１・・・・・・円筒
形クランク軸、１２・・・・・・総合リング、１３・・
・・・・個別リング、１４・・・・・・吸盤、１５・・
・・・・軸穴、１６・・・・・・分度盤、１７・・・・
・・支柱、１８・・・・・・上板、１９・・・・・・定
滑車、２０・・・・・・分銅、２１・・・・・・バネば
かり、２２・・・・・・クリツプ、２３・・・・・・分
度分力盤、２４・・・・・・円形上板、２５・・・・・
・円形底板、２６・・・・・・バネ、２７・・・・・・
バネカプセル。
図、第２図は同上の変形例を示す一部切断斜視図、第３
図は第１図の判定機構を備えた力学実験装置の平面図、
第４図は同上装置の側面図、第５図は同上装置の使用状
態の一例を示す平面図、第６図は同上装置を垂直にして
使用した状態を示す正面図、第７図は第２図の判定機構
を備えた力学実験装置の平面図、第８図は同上装置の側
面図、第９図は同上装置を分解して示す斜視図、第１０
図は同上装置の使用状態の一例を示す平面図である。 １・・・・・・中心軸、２・・・・・・Ｌ字型のみぞ、
３・・・・・・クランクピン、４・・・・・・クランク
軸、５・・・・・・示標、６・・・・・・リング、７・
・・・・・ヒモ、８・・・・・・上板、９・・・・・・
底板、１０・・・・・・中心軸、１１・・・・・・円筒
形クランク軸、１２・・・・・・総合リング、１３・・
・・・・個別リング、１４・・・・・・吸盤、１５・・
・・・・軸穴、１６・・・・・・分度盤、１７・・・・
・・支柱、１８・・・・・・上板、１９・・・・・・定
滑車、２０・・・・・・分銅、２１・・・・・・バネば
かり、２２・・・・・・クリツプ、２３・・・・・・分
度分力盤、２４・・・・・・円形上板、２５・・・・・
・円形底板、２６・・・・・・バネ、２７・・・・・・
バネカプセル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 底板と上板との間にはクランクピンを備えたクラン
ク軸を回転自在に立設し、該クランク軸にはその回転中
心線に対しクランクピンと同一方向に示標を備えさせ、
該クランクピンにはリングを遊嵌し、該リングには複数
本のヒモの一端をそれぞれ固定し、更に前記クランク軸
には該クランク軸の回転を防止するための中心軸を着脱
自在に取り付けて成る合力方向の判定機構を備えれ力学
実験装置。 ２ 前記リングは略円筒形部材の外周面に複数の個別リ
ングを回転自在に装着して成る総合リングであつて、各
個別リングに前記各ヒモの一端を固定するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の力学実験装
置。 ３ 前記底板は下面に吸盤を備えると共に周縁部に軸穴
を同一角度間隔で穿設した透明な分度盤であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の力学実験装置。 ４ 前記底板は周縁部に軸穴を同一角度間隔で穿設した
透明な円形底板であり、前記上板は該円形底板の軸穴に
対応する軸穴を周縁部に備えた透明な円形上板であり、
該円形上板の上面には力の大きさを示す同心円状の目盛
と角度を示す放射状の目盛とを備えた透明な分度分力盤
を着脱自在に取り付けたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の力学実験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15020981A JPS5919337B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 合力方向の判定機構を備えた力学実験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15020981A JPS5919337B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 合力方向の判定機構を備えた力学実験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850570A JPS5850570A (ja) | 1983-03-25 |
| JPS5919337B2 true JPS5919337B2 (ja) | 1984-05-04 |
Family
ID=15491909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15020981A Expired JPS5919337B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 合力方向の判定機構を備えた力学実験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919337B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155059A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Tokyo Electric Co Ltd | インクドツトプリンタ |
| JPS59155061A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Tokyo Electric Co Ltd | インクドツトプリンタ |
| JPS602378A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-08 | Tokyo Electric Co Ltd | ドツトプリンタ |
-
1981
- 1981-09-21 JP JP15020981A patent/JPS5919337B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155059A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Tokyo Electric Co Ltd | インクドツトプリンタ |
| JPS59155061A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Tokyo Electric Co Ltd | インクドツトプリンタ |
| JPS602378A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-08 | Tokyo Electric Co Ltd | ドツトプリンタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5850570A (ja) | 1983-03-25 |
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