Устройство для моделирования движения планет солнечной системы

(51)7 09 27/00 КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ механике относительности. Может быть использована для демонстрации движения планет солнечной системы при преподавании астрономии в школьном курсе и в других учебных заведениях, а так же в местах подготовки космонавтов,выставочных павильонах и в планетариях. Для большей наглядности и возможности проведения астрономических расчетов модель сверху имеет прозрачную крышку с нанесенными на нее угловыми и радиальными делениями и может поворачиваться перпендикулярно в пространстве в имеющихся для этого осях подставки.(72) Петров Валерий Александрович Гольцев Анатолий Григорьевич (всех не упоминать)(73) Акционерное общество Региональный научнотехнологический парк Алтай(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ(57) Полезная модель относится к учебнонаглядным пособиям по астрономии, космонавтике, 311 Устройство для моделирования движения планет солнечной системы относится к учебно-наглядным пособиям для изучения курсов астрономии,космонавтики,астрологии и механики относительности и может быть использовано для демонстрации движения планет солнечной системы друг относительно друга на фоне зодиакальных созвездий, определения закономерностей прямого и попятного движения планет и наблюдения планет и Солнца на небесной сфере с позиции наблюдателя,находящегося на любой из этих планет. Современная астрономия видит свою главную задачу в том, чтобы раскрыть физическую картину мира, проникнуть в сущность астрономических явлений, объяснить с физической точки зрения строение и развитие небесных тел и их систем. И чтобы астрономия (школьная и вузовская) соответствовала современному уровню астрономии- науки, отвечала бы ее духу и основному содержанию, она также должна видеть свою главную задачу в обогащении знаний учащихся сведениями о физике относительного движения небесных тел. Не разработанность наиболее приемлемых и эффективных методов в изучении ряда важных разделов астрономии, а в особенности таких ее методических слагаемых,как проведение наблюдений в условиях ряда аудиторных демонстраций, свидетельствуют о необходимости постановки наглядных демонстраций с использованием создаваемых демонстрационных моделей. Предлагаемый курс Открытая Астрономия 2.0(Компания Физикон, ///, г. Долгопрудный Моск. обл.) ориентирован для проведения занятий с использованием компьютерных моделей в качестве наглядного учебного пособия. Его нельзя отнести к категории моделей, с помощью которых учащиеся и студенты легко и наглядно усваивают соответствующие разделы курса астрономии. Все попытки заменить наглядные демонстрации по астрономии их прообразами на экране персонального компьютера не формируют у учащихся целостной картины окружающего мира. Чудесной машиной пространства и времени называют планетарий-сложный проекционный аппарат для демонстрации звездного неба, Солнца,Луны, планет, различных астрономических явлений. Но не для всех он является доступным. Попытки изготовления планетария в рамках каждого учебного заведения пока не увенчались успехом. Предлагаемая полезная модель призвана устранить недостатки современного преподавания астрономии в части недостаточной наглядности и отсутствия демонстрационных опытов, с помощью которых обучающиеся наглядно знакомятся с понятием солнечной системы и на примере реализуемых в полезной модели демонстраций получают не только подтверждение теоретических рассуждений преподавателя, но и участвуют в натурных экспериментальных демонстрациях,которые другим способом воспроизвести не удается. 2 Известен теллурий для демонстрации взаимных движений Луны и Земли относительно Солнца (АС СССР 519658, кл.09 В 27/02, 1976 р), который содержит в себе привод, макеты Солнца, Земли и Луны и соответствующие им водила. Недостатком теллурия является то, что на нем невозможно наблюдать относительное положение этих планет на небесной сфере во время их движения по орбитам. В нем также отсутствует возможность проследить характер относительного движения других планет. В другом учебном приборе по астрономии для демонстрации законов Кеплера (АС СССР 233207, кл.09 В 27/02, 1986), который содержит в себе модель Земли с механизмом вращения и механизм - задатчик эллиптической орбиты, также отсутствует возможность наблюдать относительное движение планет на фоне небесной сферы и рассматривать картины относительного расположения планет в созвездиях в случае нахождения наблюдателя на разных планетах. Известно устройство для моделирования движения Земли и Луны вокруг Солнца (АС СССР 1781696, кл.09 В 27/00, 1992). В нем присутствуют модели Солнца, Земли и Луны,закрепленные каждая на своем водиле, которые от электродвигателя через зубчатые передачи могут вращаться. Это устройство также имеет свои недостатки, которые не позволяют определить положение планет на небесной сфере и относительно Солнца и друг друга. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство для моделирования движения планет солнечной системы(Предварительный патент РК 10137, кл.09 В 27/00, 1999). Устройство содержит модель Солнца и модели Земли, Венеры и Марса, которые закреплены на своих водилах и могут вращаться через систему зубчатой передачи вокруг Солнца. В устройстве предусмотрены источники света не только внутри модели Солнца, но и в остальных моделях. Напряжение к ним от источника питания подводится через систему подвижных электрических контактов. Модели планет и Солнца помещены в открытый сверху цилиндр,имитирующий небесную сферу для демонстрации движения планет относительно созвездий,изображенных на внутренней поверхности этого цилиндра. Устройство имеет некоторые недостатки,которые снижают наглядность и не позволяют осуществлять наблюдение и вычисление некоторых астрономических характеристик и явлений, а также производить количественные расчеты учащимися самостоятельно. Технический результат,достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении большей наглядности при демонстрации модели в аудитории и создание дополнительных возможностей каждому наблюдателю осуществлять самостоятельные расчеты некоторых астрономических характеристик. Для реализации данного технического результата в известном устройстве, содержащем модель Солнца, модели Земли, Венеры и Марса, 311 закрепленные на своих водилах, которые могут приводиться в движение через систему зубчатых передач от общего механизма с двигателем, все модели снабжены источниками света,закрепленными внутри всех моделей, напряжение к которым подводится через систему подвижных контактов от специального блока питания. Цилиндр,имитирующий небесную сферу с нанесенными внутри него зодиакальными созвездиями, внутри которого располагаются все модели, сверху имеет прозрачную крышку с нанесенными на нее угловыми и радиальными делениями, а сама модель может поворачиваться перпендикулярно в пространстве в имеющихся для этого у подставки осях. Таким образом, благодаря наличию прозрачного экрана с делениями и возможности поворачивать модель на 90 удается повернуть модель таким образом к наблюдателям, что они получают возможность наблюдать положение моделей планет не только относительно небесной сферы, но и рассматривать всевозможные варианты расположения планет(нижнее и верхнее соединения, восточную и западную элонгацию,восточную и западную квадратуру и др.). Наблюдая положение проекций планет на сетке прозрачного экрана учащиеся имеют возможность осуществлять некоторые расчетные работы по определению периодов вращения планет, а также выполнять другие фронтальные лабораторные работы. При необходимости рядом с моделью устанавливают часы с секундомером. Общий вид предлагаемой полезной модели приведен на фиг.1. Для лучшего рассмотрения в боковой стенке цилиндра 5, имитирующего небесную сферу, выполнен вырез. Устройство для моделирования движения планет солнечной системы имеет основание 14, на которое устанавливается цилиндрический экран 5 с изображенными на его внутренней стороне звездами 9 двенадцати созвездий. На фоне этих созвездий и осуществляется наблюдение движения моделей планет Марса 6, Венеры 11 и Земли 13, которые закреплены каждая на своем водиле 12. В центре на вертикальной стойке закреплена модель Солнца 10. Внутри всех моделей установлены электрические лампы (на фиг. не показаны) для их избирательного включения с помощью имеющегося блока питания(на фиг. 1 не изображен) и соответствующих кнопок управления 16. Внизу основания модели 14 под крышкой 3 располагается блок зубчатых механизмов с двигателем. Соотношение числа зубьев механизма подобрано таким образом, чтобы обеспечивать относительное подобие периодов вращения моделей планет 6, 11 и 13 вокруг модели солнца 10. Для подачи питания на лампочки внутри моделей в механическом блоке для вращения планет предусмотрены скользящие контакты (на фиг. не изображены), через которые подается на них низкое напряжение с помощью электрических проводов,располагающихся внутри водил 12, выполненных из металлических трубок. Нижняя часть всей модели своими осями закреплена в стойках 2, которые, в свою очередь, крепятся к основанию подставки опоры 1. На поверхности прозрачной крышки 7 нанесены угловые и радиальные деления 8, которые служат для фиксации моментов прохождения моделей планет и определения периодов их вращения (моделей спланет 6,11 и 13 вокруг модели Солнца 10). Для подачи электрического тока двигателю вращения зубчатого механизма и блоку питания лампочек моделей планет и Солнца предназначен электрический кабель 15 с вилкой, а включение всех электрических цепей осуществляется с помощью набора кнопок управления 16. На фиг. 2 изображено положение модели после ее поворота на 90 вокруг оси 4. Такое положение необходимо, чтобы наблюдатели смогли увидеть расположение планет сверху. Для фиксации интервалов времени движения моделей планет Венеры 6, Марса 11 и Земли 13 вокруг модели Солнца 10 служат нанесенные на прозрачную крышку 7 радиальные и угловые деления 8. Выключение вращения моделей планет вокруг модели Солнца осуществляется с помощью кнопок управления 16 (фиг.1). Во время наблюдения относительного движения планет горит лампа только в модели Солнца. Лампы,располагающиеся в других моделях, предназначены для имитации нахождения наблюдателя на этих планетах. Предлагаемая полезная модель работает следующим образом. Для наблюдения и рассмотрения петлеобразного прохождения планет по созвездиям модель располагается так, как это изображено на фиг.1. Для этого с помощью кнопок управления 16 включают лампу в модели Солнца 10 и двигатель привода вращения планет. При этом рассматриваются необходимые вопросы курса астрономии, включая ситуации, когда наблюдатель находится на Земле(поз. 13) или на других планетах (поз. 6 и 11). Для наблюдения картин, которые видит космонавт,находящийся на космическом корабле, может быть использована специальная приставка с лампочкой(на фиг. 1 и 2 не изображена). При необходимости рассмотрения различных вариантов может быть включена по выбору лампа в той или иной модели планеты с помощью кнопок управления 16. Лампа внутри модели Солнца 10 горит всегда, а лампы внутри других моделей 6, 11 и 13 включаются по очереди. Для выполнения других демонстраций модель переводится в положение как это представлено на фиг.2 путем ее поворота на 90 в осях 4. В этом случае наблюдатели в аудитории могут видеть проекции моделей планет на прозрачную крышку 7 с нанесенными делениями 8. При этом при вращении моделей планет 6, 11 и 13 вокруг модели Солнца 10 имеется возможность фиксации необходимых периодов времени для последующей проверки законов Кеплера и решения других астрономических задач. Предлагаемая полезная модель была изготовлена в соответствии с представленными рисунками,3 311 причем радиус максимального водила модели планеты Марса был равен 28 см, а модели планеты Венера - 11 см. Диаметр цилиндра, имитирующего небесную сферу был равен 625 мм и высота 340 мм. В качестве двигателя вращения зубчатых колес использовали двигатель типа РД или СД. Для питания ламп,установленных в моделях,использовали понижающий трансформатор 220/6,3 В. Высота верхней прозрачной крышки от уровня пола регулировалась и могла доходить до 1,5 метра. Это обеспечивало достаточно хорошие условия просмотра как в положении, изображенном на фиг.1, так и в другом положении (фиг.2). Разработанная модель была изготовлена и представлена для демонстрации и ознакомления в региональном научно-технологическом парке Алтай, где с ней ознакомились учителя и преподаватели вузов и школ города и области, а также учащиеся школ во время посещения технопарка во время экскурсий. Представленная модель получила высокую оценку со стороны всех,кто с ней познакомился, и была рекомендована для ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Устройство для моделирования движения планет солнечной системы, включающее модель Солнца,модели Земли, Венеры и Марса, закрепленные на своих водилах, которые могут приводится в движение через систему зубчатых передач от общего механизма с двигателем, источники света,закрепленные внутри всех моделей, напряжение к которым подводится через систему подвижных контактов от блока питания, и цилиндр,имитирующий небесную сферу с нанесенными на его внутренней поверхности зодиакальными созвездиями, внутри которого располагаются все модели, отличающееся тем, что цилиндр сверху имеет прозрачную крышку с нанесенными на нее угловыми и радиальными делениями, а сама модель выполнена с возможностью вращения перпендикулярно в пространстве в имеющихся для этого осях подставки.