Equipment for education and play

利用範囲 本発明品は視覚教材やゲームとして使用することが出来る装置の一つである。

既存の技術 認識させる、学習させる、娯楽として楽しむという特性を結合する装置が知られている。 現在はそういった装置は学校や大学で物理学や数学の法則を教える際に使用され、及び生活環境で需要が多い。

装置の構造上の特徴はその目的によって確定される。 例えば、物体の量が持つ重力のエネルギーをその前進運動の力学エネルギーに変えるために二円錐の物体と、それに接触するために二つの、傾斜して分かれる平面を使用する。 その際、装置は多くの構造部分があり、その構造は、物体の重力のエネルギーがその前進運動の力学エネルギーに変わるように出来ている（RU2238593 C2,2003.07.10）。 確率分布の二座標法則の作用を展示するために装置は、液体が入っている容器の中にある、もっと小さく、放射状にある仕切りが付いた、開いた容器の形の標的がある（RU2108835 C1,1998.04.20）。

本発明品は、外力の影響による質点あるいは弾性のある物体（例えば、球体）の運動の変化を展示する装置を作ることを目的にする。

US 4358276 A, 1982.11.09によれば、提示されている装置と同じように、外力の影響による物体の動きの特徴を展示する装置が知られている。 その装置は加速、衝撃、振動が起こった時の物体の動きも展示するための手段がある。 装置は、展示するためのものとして金属製の硬いパネルを含む。 そのパネルは球の軌跡を見せる素材がかけられている。 球の動きの方向を外力が指定する。 球の軌跡を見せる素材として転がる球の作用で変形する炭化水素の紙が使われる。 パネルを振動を起こすための機械が設置されたテーブルの上に設定する。 パネルの振動によって、変形している素材の上に転がっている球の波状あるいは点線状の跡が残る。 さらに、その周期は軌跡の長さを超えている。 テーブルは水平面で振動すると球の跡が波状であるが、テーブルがテーブルの平面と垂直に振動すると球がぴょんと飛び上がり、その跡は点線状である。 球の跡の外形は球の速度による。 そして、速度をテーブルの振動の速さが確定する。 そのすべてをこの装置が展示している。

装置の短所は視覚教材としてそれは傾けられた力によって球の動きの軌跡だけを展示することに限られている。 同時に、教育の過程では使用者の知的能力が確定するため、学習させる特性がある教材の使用が大切であることが知られている。 パネルの振動を起こす機械の使用と関わる装置の重たさと炭化水素の紙を常に取り替える必要があるという事実はこの装置を生活環境で使うものの一つにすることを不可能にし、その利用を制限する。

本発明品の解説 提示されている発明品を用いる技術的な結果は外力の影響による物体の運動の特徴を教えるために視覚教材として広大な可能性を持つ装置の創造である。

提示されている発明品は構造的に簡単で安いものであり、生活環境で認識させる、学習や娯楽する特性があるゲームとして使われることが出来る。

発明品の一つの可能なバージョンを示す図である。

球の動きの軌跡の一例を示す図である。

技術的な結果は、球やパネルがある装置ではパネルは周期的な波形模様のもののように出来ており、波形模様の振幅は周期より少なくとも１０倍小さく、球の直径は波形模様の周期より少なくとも１０倍小さいということによって達成される。

表面の波形模様は、正弦、台形、三角形などの更に複雑な形を持つことが出来る。
装置は、パネルの平面に向けて様々な角度で球を投げ込むことが出来る手段を設ける事が可能である。

装置は、球を様々な初速で投げ込む手段を設ける事が可能である。
装置は、パネルの平面に向けて様々な角度や初速で球を投げ込む事が出来る手段を設ける事が可能である。

パネルは、主要な波形模様に対して角度で設定される追加の波形模様を設ける事が可能である。

パネルは、球が簡単に通過する穴を設ける事が可能である。
本発明品の使用方法 本発明品は、提示されている発明品の一つの可能なバージョンを表示する図１と、球の動きの軌跡を描く例を表示する図２によって解説する。

装置は、表面に波形模様がついている、水平に置いてあるパネル１と提示されている装置の一部である球２を含む。 表示されているバージョンではパネル１は正弦の波形模様がり、その規模の間の一定の相関関係では球２は波形模様の周期の整数の分だけ飛躍することが出来る、しかも波形模様の一つのミニマムから他のミニマムに、そして波形模様の一つのマキシマムから他のマキシマムに。 ４つの規模（球のエネルギーあるいは半径、波形模様の周期あるいは振幅）の中にあらゆる一つの規模の増加は、他の条件が同じである場合に乱雑な軌跡の部分を増やし、システムの動きの予測可能性を減らす。

球２の空気に弱い摩擦やパネル１との衝突の結果であるシステムエネルギーの損失の考慮はその損失は相対的な量が大きくない場合に動きの性質は時間のある間隔で質的にあまり変化しない。

パネル１の波形模様が二つの方向がある（図１）場合の球２の動きの分析は、毎回の衝突の時に起こるパネル１から球２のリバウンドの方向の変化のため動きが乱雑な≪彷徨≫の特徴を持つようになることを展示する。

上述の状態の分析と数的なシミュレーションは、波形模様の振幅や球２の直径が波形模様の周期の長さより少なくとも１０倍小さいという条件を実行する必要性を指摘する。

この装置によって認識する、学習する、あるいは楽しむという特性は、パネル１に球２を投げ込むということによって実現される。

球２は重力場で動きながらパネル１と多数回衝突する。 パネル１の表面は波形模様があることと球２が軸を中心にして回転することによってパネル１からリバウンドする球の角度が入射角と異なるので、毎回衝突した後は球２の動きの軌跡の規模が多少に変わる。 空気の抵抗が大きくないという条件で球２の動きの軌跡は放物に近い。

上述の描写はそれと異なるパネルや球を投げ込む手段の構造を制限していない。