Die Erfindung betrifft das Fachgebiet der Darstellung der Gravitation und enthält einen Vorschlag zur Ausbildung nes logischen Spielzeugs, insbesondere eines Anschauungsmit tels zur Darstellung der Gravitation und ihrer Abstandsabhä gigkeit, das mit einer Gravitation erfassenden Einheit aus¬ gestattet ist. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug, das als Anschauungsmittel auch gut anwendbar ist, kann mit eine oder, mehreren kleineren geometrischen Körpern ausgebildet werden und dank Anwendung einer diese Körper bewegenden Ein heit sowie verschiedener Modelle zur Darstellung des physi¬ schen Effekts der Gravitation angewendet werden. Es ist hil bar in verschiedenen Gebieten der Schulung, bei den populär wissenschaftlichen Vorlesungen, in Klubs, in Kulturhäusern und kann sogar auch in Wohnungen die Gravitation darstellen.

Die bekannten Gravimeter, Torsio sp endel , und andere ähnliche Geräte dienen in Allgemeinem zur geophysischen und anderen physikalischen Forschungen. Diese Mittel eignen sic nicht als Bildungs- oder Anschauungsmittel, weil sie kostspie lig und schwer beweglich sind.

Zur Veranschaulichung der Gravitation dient das Tor¬ sionspendel 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 be¬ schleunigten Bewegung veranschaulicht werden, doch diese Lö¬ sung 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 Paten schrift Nr. 366 4-91 /Kl. G 09 b 23/06/ wurde ein interessanter neuartiger Vorschlag be¬ schrieben, die Gravitation zu veranschaulichen. Das 7esen des Vorschlags besteht darin, daß die unter der Wirkung der

Gravitation stattfindenden Prozesse mittels einer gefärbten Flüssigke eranschaulicht werden sollen. Die Flüssigkeit ist in ein em etwa 1 Meter großen Behälter vorhanden und kom¬ muniziert mit einem Kapillarröhrchen . Die Veränderung des Niveaus der Flüssigkeit /z . B. Quecksilber, Wasser, Alkohol/ im Kapillarröhrchen wahrnehmbar ist , wenn neben der Flüssig¬ keit eine Kugel , ein Zylinder, ein größeres Gewicht , oder ein e an eine 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 gesundheits schädlich werden kann . Die Größe der angewendeten Masse sche 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 ärn-ewirkung des menschlichen Körpers hervor¬ gerufen werden , was die Veranschaulichung stört . Wie a us der Patentschrift erkennbar ist , ist diese Konstruktion zur Dar- Stellung der Existenz der Gravitation geeignet , aber folgt aus der Beschreibung nicht , au f welche Weise sie zur Darstel lung 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 phy¬ sisches Mittel no ch nicht verbreit et worden ist , obwohl in Zusammenhang mit der Raumfahrtfo schung 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 Betä¬ tigung des Spielzeuges bestimmender Faktor gelte . ^" ffl-e aus d er Fachl it eratur folgt , wurde zur Zeit das

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Problem der Darstellung, Veranschaulichung der Gravitation und ihrer Abs andsab ängigkeit 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 Gravita¬ tion 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 Konstruktio en und derart in der Scha fung eines Anschauungsmittels, das selbst die Veranschauli¬ chung sowohl der Gravitation, als auch ihrer Abstandsabhängi kei t 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 Ein¬ heit enthält und mit eine solchen Bewegun smittel versehen ist, der es gestattet, die darauf vorhandenen Körper im Raum in Bewegung zu lassen und dadurch die Größe der durch die Gravitation hervorgeru enen 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 ge¬ richtet, und der Grund der Suchung ist die Gravitation. Ein solcher Mechanismus ermöglicht, die zwischen den Gliedern des

Sonnensystems und künstlichen Satelliten oder Raketen wirken¬ de Gravitation zu modellieren, weil die Teile der Konstruktio auswechselbar derart ausgebildet werden kann, daß sie die un¬ tersuchten Objekte vertreten. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug und Anschauungs-

mittel beruht auf der Erkenntnis, daß durch Versteckung eine vollen Körpers in einem, zv/eck äßig aus mehreren hohlen Tei¬ len bestehenden Hohlkörper und durch Aufbau eines größeren Hohlkörpers die Bedingungen geschaffen werden, die Untersu- chung der Versteckungsstelle des vollen Körpers aufgrund der

Abstandsabhängigkeit der Gravitation und die Lokalisation de vollen Körpers vorzunehmen. Die Stelle des vollen Körpers ka aufgrund des maximalen Wertes der Gravitation bestimmt werde Das erfindungsgemäße Spielzeug weist vorteilig einen Be wegungsmechanismus 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 Erfassu der Gravitation gibt in diesen Fällen eine Anzeige, die mit der Größe der vom versteckten Körper verursachten Gravitatio pro portion eil ist.

Eine andere Anwendung des erfindungsge äßen Anschauungs mittels folg der Erkenntnis, daß, falls ein Modell eines de Planeten des Sonnensystems auf der Einheit zur Erfassung der Gravitation angeordnet wird, und das Modell eines anderen na türlichen oder künstlichen Himm lskörpers bei dem mit der Be wegung skonstruktion bewegten vollen Körper vorhanden ist, we ters der Körper in Richtung des Pla etenmodells und nach auß von ihm bewegt wird, die Veranschaulichung des Effektes unte Einwirkung der Abs tands abhän igkeit der Gravitation möglich wird, und nämlich, daß die Gravitation sich mit dem Abstand veränderlich ist: je kleiner der Abstand, desto höher ist di Gravitation und umgekehrt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungs emäße logischen Spielzeugs ist der Hohlkörper aus mehreren kleine- ren Hohlkörpern aufgebaut, wobei die kleineren Hohlkörper ve schiedene geometrische Formen aufweisen, z. B. können sie al farbige Kunst s offwürfel 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 eine kleinen Torsionspendel versehen, zu dem eine mit Lichtanzei ge versehene Meßskale gehört. Die Größe des Kohlkörpers hän 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 Hohl körper versteckt worden ist, und die kleineren Hohlkörper in einem größeren zusammengebaut worden sind. Der große Hoh körper kann mit dem Bewegungsmechanismus im Raum und um ei¬ ne senkrechte Achse bewegt werden. Der Bewegungsn chanismus ist einstellbar und hat zwei Niveaus. Sein die senkrechte B wegung gewährleistender Teil ist austauschbar. Als logische Spielzeug wird die erfindungsgemäße Anordnung mit einem län geren, und als Anschauungsmittel mit einem kürzeren solchen

Teil versehen.

Das erfindun sgemäße logische Spielzeug v/ird nachstehe an Ausführungsbeispielen, mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 das schematis.che axonc etrische Blocksc e a einer vorteilhaften Ausführung des erfi du ngs gemäßen logi schen Spielzeugs, Fig. 2 ^' das Schema tische axonometrische Blockschema einer vorteilhaften Ausführung des erfindun sgemäßen lo- gischen Spielzeugs, das als Anschauungsmittel zur

Veranscha lichung der Abstandsabhängigkeit der zwi¬ schen 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 we teren vorteiligen Ausführung des erfindungsgemäßen logischen Spielzeugs, die als Anschauungsmittel zur Darstellung der im Sonnensystem wirkenden Gravitatio zur Veranschaulichung der Raumfahrt geeignet ist. Das erfindungsgemäße logische Spielzeug, wie in Fig. 1.

dargestellt, veranschaulicht die Wirkung der Gravitation.

Die ϊ ELg. 1 sichtbare Anordnung weist einen auf einer Achse 2 aufgehängten Hohlkörper 1 auf, der aus 27 hohlen fa bigen Kunststoffwürfeln zusammengestellt wurde. Die Achse 2 verläuft senkrecht und kann in einer Büchse 3 frei um 360° verdreht , sowie in senkrech er Richtung in drei Stellen ein gestellt 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, a s kleineren Hohlkörpern, s. 3. aus K-,, ₂ , K3. Ei voller Körper 6 kann in einem kleineren Hohlkörper K-^ ver¬ steckt werden. Der aus Leitungen 4 und 5 und aus der Achse 2 sowie der Büchse 3 bestehende Bewegungsmechanismus der An¬ ordnung ist derart ausgebildet, daß jeder kleinerer Hohlkör¬ per K-,, K , K, in verschiedenen bestimmten Stellen hinsicht lich 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 Spie¬ gel 10 wirft das Licht einer Lichtquelle 9 auf eine Skale 1 Als Licht anzeige kann eine Lasereinheit auch angewendet wer¬ den. Auf der Skale 11 sind die Striche in Abständen 1 mm an¬ geordnet. In einer verwirklichten Ausführung betrug die Kan tenlänge des im kleineren Hohlkörper , versteckten Blei wür feis 6,4 cm.

In einem durchgeführten Experiment wurden die nachfol¬ genden Ergebnisse erreicht:

Die Skale 11 lag im Abstand 4 bis 4,5 m von dem Tor- sionspendel 7 und der Hohlkörper ^ /farbiger Würfel/ befan sich in seiner der Masse des Torsions pendeis 7 nächstliegen- den Lage, im Abstand etwa 1 bis 2 ι___ von der Decke des Tor¬ sionspendels 7. 3ei dieser Anordnung bewirkte die Gravitatio eine Drehung des Torsionspendels 7, die auf der Skale 11 ei nen bedeutenden Ausschlag des Lichtstrahls bewirkte, nämlich

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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 betrug der Ausschlag etwa 500 Striche. Nachdem der Hohlkörper 1 auf der Leitung 4 so verschoben worden war, daß der farbige Wür el die am nähest en zu der Masse des Torsions pendels 7 liegende Lage aufnahm, betrug der Ausschlag auf der Skale 11 etwa 8 Striche. Der Stab 8 des Torsions endeis 7 verdreht in einer normalen Wohnung in normalen Bedingungen lediglich in sehr geringem Maße, der einen Ausschlag von ei¬ nem Strich bewirkt.

Das Spiel ist auch individuell durchführbar, und in die sem Falle ist die Lage des versteckten vollen Körpers 6 be¬ kannt. Die Reihenfolge der logischen Schritte der Suchung is in dem individuellen Spiel wichtig und interessant.

Der volle Körper und die Skala 11 können in verschiede¬ nen Zimmern angeor net werden. So können am Spiel zwei Spie¬ ler und zwei Gruppen teilnehmen. Unter Einwirkung des vollen Körpers entsteht die vergrößerte Kraftwirkung der Gravitatio 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 An esenden, 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 in eressanter, desto mehr kleinere Hohlkörper in dem Hohl körper 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 ge¬ währleistet, der anstatt der Büchse 3 nach Fig. 1 einen Hal- ter 12 enthält. Die Leitungen 4 und 5 sowie der Hal er 12

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fängt den vollen Körper auf , der in Form eines Würfels aus¬ gebildet ist , und ein Mondmodell 13 trägt. Auf der Decke is ein Erdemodell 14 bei der Masse des Torsionspendels 7 ange¬ ordnet . Die Himme lkörp ermodelle sind hohle Körper, die aus weichem oder hartem Kunststoff ausgebildet werden können.

Zur Darstellung der Abstandsabhängigkeit der Gravitation ka das Mod ell des Ξrde-Mond-Systems auf nachfolgende Weise be¬ nutzt werden:

^" Das Ξrdemodell 14 hat einen äquatorischen Diameter 14 cm, so das Mondmodell 13 einen maßen pro portioneilen Diasete

3 ,5 cm au fweisen kann. Die Skale 11 wird im Abstand von 4 b 4,5 a angeordnet , wie es in Fig . 1 dargestellt wurde. Die Leitungen 4 und 5 dienen zur Näherung des Mondmodells 13 zu Erdemodell 14. Bei Erreichung des kleinsten Abstandes zwi- sehen dem Mondmodell und der Decke des Torsions pend eis 7 , was etwa 1 b is 2 mm beträgt, kann auf der Skale 11 ei Aus¬ schlag vo n etwa 100 Strichen beobacht et werden. Diese Lage kann so angenommen werde , 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 senk¬ recht er Richt ung bis ^' zum Abstand zweier Ξrdradii , 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 etw 10 Z eichen . Bei weiterer Entfernung des Mondmodells vermin¬ dert sic h die Gravit ation so bedeutend , daß das Torsionspen del 7 zur Anzeige der Gravitationskräfte schon unfähig ist. Das findet bei der dargestellt en Anordnung bei Abstand 25 c zwischen dem Erdemodell 14 und dem Monάmodell 13 statt. Die ser Abstand ent spricht bei normalen Bedingung en der Entfer¬ nung von 25000 km.

Die Abstandsabhängigkeit der Gravit ation kann in di e- sem 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 Gravitation kräfte beobachtet werden. In Fig. 3. ist eine weitere Anordnungsmöglichkeit sich bar. In diesem Falle sind zwei er i dungsgemäße logische Sp zeuge I. und II. in einem Abstand von 1 bis 1,5 voneinand angeordnet. Über der Masse des Torsionspendels 7 des logisc Spielzeugs I. wird das Erdemodell 14, über entsprechender M se 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 Rake¬ tenmodell 15. Die logischen Spielzeuge I. und II. weisen di 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 Bewegun smechanismus des logischen Spielzeugs 1 am nähe sten zum Erdemodell 1.4 angeordnet werden. Diese Lage ent¬ spricht der auf der Erdoberfläche wirkenden Gravitation, ob wohl der Abstand zwischen den Modellen 1 bis 2 xz__ 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 Aus schlag. Theoretisch bewirkt das Mondmodell 13 auch ei en kleinen Ausschlag, aber er ist so klein, daß das Torsions¬ pendel 7 keine wahrnehmbare Drehung macht.

Längs der Leitung 5 wird das Raketenmodell 15 in Rich- tung 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

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gelassen werden. Je öfter es stehen gelassen wird, desto ge nauer kann der Prozeß beobachtet werden. Wenn sich das Ra¬ ketenmodell 15 im Abstand von 20 bis 25 cm von dem Ξr emo- dell 15 befindet, was dem realen Abstand von 20 bis 25 tau- send km entspricht, ist die Gravitation von der "Erde" so klein, daß sie von dem Torsionspendεl 7 des ersten logische Spielzeugs I. nicht erfaßbar ist. Gleichzeitig zeigt das Tor sionspendel 7 des logischen Spielzeugs II. auch keinen Gra¬ vität ionswer ♦ Bei weiterer Entfernung des Raketenmo ells 15 erreicht es das Ende des logischen Spielzeugs I. und danach soll es auf dem logischen Spielzeug II, angeordnet werden. Hier wir es auf dem Halter 12 angeordnet und damit längs der Leitung 5 in Richtung des Mondmodells 13 bewegt. Wird das Raketen- odeil 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 gegensin¬ niger Prozeß geht vor sich, wie bei dem Srdemodell 14.

Das Raketenmodell 15,. die Pla enmodelle können aus wei- ehern oder hartem Kunststoff vorbereitet werden.

Das erf indungsgemäße logische Spielzeug und Anschau¬ ungsmittel eignet sich zur Darstellung der Gravitation und ihrer Abstandsabhängig eit, es kann ein wertvolles Hilfsmit tel der Bildung sein. Seine Masse ist relativ klein, e ^' s kann leicht transportiert werden.