CN101814249A - 一种水滴失重试验的实验器具 - Google Patents

Abstract

本发明系一种小型水滴失重试验的实验器具，特别是涉及一种适合中小学生科普实验，观察验证水滴在失重状态下的形态实验器具。一种水滴失重试验的实验器具，在一个封闭筒体(1)中，下端设置配重块(4)，上方设置一水滴滴落组件，在滴落组件的水滴滴落轨迹侧部配置摄像机(3)，摄像机(3)摄像头针对水滴(G)滴落轨迹。本发明提供了一种结构简单，成本低，使用方便，效果显著明确的装置，给学生揭示了一种物理现象——水在失重状态下的形态特性，增加学生探索宇宙空间技术奥秘的兴趣、积极性和知识，为将来投身空间事业打下基础，加快国家的现代化建设步伐。

Description

一种水滴失重试验的实验器具

(一)技术领域

本发明系一种小型水滴失重试验的实验器具，特别是涉及一种适合中小学生科普实验，观察验证水滴在失重状态下物理现象的实验器具。

(二)背景技术

1985年4月29日，美国“挑战者”号航天飞机发射升空，美籍华裔科学家王赣骏和6名美国宇航员一起参加了这次为期7天的太空飞行。王赣骏是一名物理学家，1982年他作为科学家被美国国家航天局选为宇航员，经过两年的严格训练之后，乘航天飞机进入太空从事一项航天科学实验工作。这项实验称作“零重力液体状态实验”，即用他自制的一种液滴动力测定仪，在太空无地心引力和无容器的条件下，对液体的各种状态进行研究。为此他用了10年时间精心准备。进入太空后不久，液滴试验设备发生故障。王赣骏连夜抢修，连续工作15小时，终于成功地进行了失重条件下液滴形状和运动的试验研究。他用液滴动力测定仪产生高频声波，驱动悬浮在太空的水滴和矽滴，使它变形、翻滚、震动、合并，观察液滴在无重力情况下的物理现象。这项实验的结果，可用于在太空制取地球上无法获得的高纯度精密合金和非金属材料，对于液体动力学的研究和无容器治炼先进技术的开发，具有重要的价值。

研究水滴在失重环境下的状态以及特征对于空间技术的研究开拓发展意义重大，是人们锲而不舍研究的课题，国家教育部要求中学生了解包括水滴在失重状态下的科学实验。然而，开展此类实验的难度很大，比如要获得水滴在失重状态下的环境便十分困难。美国的航天飞机，中国飞船升空试验的代价巨大，学生是难以直接参与观察接触的。

从教育、培养学生科学技术的知识，直接参与研究探索科学试验的角度出发，迫切需要能提供一种水滴失重试验的实验器具，以演示、普及此类知识。

(三)发明内容

本发明的目的是要提供一种简易、小型，能反映水滴在失重状态下物理现象的实验器具。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种水滴失重试验的实验器具，其特征在于，在一个封闭筒体中，下端设置配重块，上方设置一水滴滴落组件，在滴落组件的水滴滴落轨迹侧部配置摄像机，摄像机摄像头针对水滴滴落轨迹。

所述滴落组件为，注射针筒的尾部推杆固定在齿条上，齿条与齿轮啮合，齿轮由微型减速电机驱动。

所述透明的筒体为塑料薄壁筒体。

所述塑料薄壁筒体为塑料饮料瓶。

所述筒体的下部外表为弹性体圆弧光滑表面。

所述弹性体为硅胶质。

所述注射针筒为塑料针筒。

所述配重块为实验器具所用电器的电池组。

所述筒体(1)为透明体。

采用本技术方案，将所述器具从一定的高度自由落体落下，同时使水滴滴落组件向外滴水，开启摄像机。水滴从水滴滴落组件滴出，在空中，在筒体中，在下落过程中，水滴应为失重，为了证明失重可以观察到它的形态和水滴直径。通过摄像机的摄像，与常规重力环境的水滴直径相比较，可以显示，常规重力水滴最大直径为6.9毫米，实验中做出水滴直径为14毫米的水球，直径增加一倍，由此可见，水滴在失重状态水滴直径变大。此实验装置手段现象可以给学生增加液体在失重状态下的物理形态特性的认识，有利今后进一步的研究探讨。

本发明的有益效果。本发明提供了一种结构简单，成本低，使用方便，效果显著明确的装置，给学生揭示了一种物理现象——水在失重状态下的形态特性，增加学生探索科技奥秘的兴趣、积极性和知识，为将来投身空间技术的科学研究打下基础，加快国家的现代化建设步伐。

(四)附图说明

图1是本发明水滴失重试验的实验器具的一种实施方式的结构配置图。

图中，1-筒体，2a-针筒，2b-推杆，2c-齿轮，2d-微型减速电机，2e-齿条，3-摄像机，4-配重块，G-水滴。

(五)具体实施方法

以下结合附图，对本发明作详细说明：

一种水滴失重试验的实验器具，在一个透明的封闭筒体1中，下端配置了本实验器具所用电器的电池组作为的重块4，上方设置一水滴滴落组件，在滴落组件的水滴滴落轨迹侧部配置摄像机3，摄像机3摄像头针对水滴G滴落轨迹。将所述器具从有效落差1.5到3米的高度自由下落，同时滴出水滴滴落组件中的水滴G，开启摄像机3，在下落到地面的过程中摄像机3拍摄下了水滴G形状和直径。

回放摄像机3的映像，比较、测量可以求得水滴G的真实直径。

所述滴落组件为，注射针筒2a的尾部推杆2b固定在齿条2e上，齿条2e与齿轮2c啮合，齿轮2c由微型减速电机2d驱动。由微型减速电机2d驱动，从注射针筒2a中滴落出水滴G，供试验用。

所述注射针筒2a为塑料针筒。塑料针筒价格低耐冲击耐撞击。

所述透明的筒体1为塑料薄壁筒体，所述塑料薄壁筒体为塑料饮料瓶，所述筒体1的下部外表为硅胶质的弹性体圆弧光滑表面。塑料饮料瓶来源方便，形状适宜下落试验，阻力小。所述筒体1为透明体，有利在实验过程中观察和监视筒体1内部的配置和装置，确保实验顺利进行。

Claims (9)

1.一种水滴失重试验的实验器具，其特征在于，在一个封闭筒体(1)中，下端设置配重块(4)，上方设置一水滴滴落组件，在滴落组件的水滴滴落轨迹侧部配置摄像机(3)，摄像机(3)摄像头针对水滴(G)滴落轨迹。

2.根据权利要求1所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述滴落组件为，注射针筒(2a)的尾部推杆(2b)固定在齿条(2e)上，齿条(2e)与齿轮(2c)啮合，齿轮(2c)由微型减速电机(2d)驱动。

3.根据权利要求2所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述注射针筒(2a)为塑料针筒。

4.根据权利要求1所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述透明的筒体(1)为塑料薄壁筒体。

5.根据权利要求4所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述塑料薄壁筒体为塑料饮料瓶。

6.根据权利要求1所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述筒体(1)的下部外表为弹性体圆弧光滑表面。

7.根据权利要求6所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述弹性体为硅胶质。

8.根据权利要求1所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述配重块(4)为实验器具所用电器的电池组。

9.根据权利要求1或6所述水滴失重试验的实验器具，其特征在于所述筒体(1)为透明体。

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