CN114299794A - 一种波的综合演示实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种波的综合演示实验装置，由底座两端分别连接短端板和长端板，短端板和长端板底部中心设有通孔，短端板与长端板下端之间连接两根挡条A，长端板下端与长端板上端为凹槽装，之间设有挡条B；短端板与长端板内侧各设有一轴承座；主轴由短端板贯穿两轴承座及长端板下端；主轴漏在外面一端固定有齿轮A；主轴通过齿轮A与齿轮B啮合连接电机，电机固定在电机座上，电机座通过电线与控速板及电池联通；主轴上贯摆片组；摆片组上防止竖条A及竖条B，竖条B的端头连接横向条；竖条A插在两根挡条A之间，横向条插在两根挡条B之间。通过一个圆形亚克力片和一组竹棒来展示横波图像及纵波图像。
Description
技术领域
本发明属于实验装置技术领域，涉及物理现象演示，具体涉及一种波的综合演示实验装置。
背景技术
1.横波
横波的特点是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。本装置中，通过一组互相交错的圆形亚克力片和一组黑色亚克力棒来展示横波。
2.纵波
纵波是质点的振动方向与传播方向平行的波，亦称“疏密波”。纵波的传播过程是沿着波前进的方向出现疏密不同的部分。
波一般都需要在弹性介质中传播，由于横波纵波的振动特点不一样，所以他们所依赖的介质就不一样。纵波的传播是由于介质中各体元发生压缩和拉伸的变形，并产生使体元恢复原状的纵向弹性力而实现的。因此纵波只能在拉伸压缩的弹性的介质中传播，一般的固体、液体、气体都具有拉伸和压、缩弹性，所以它们都能传递纵波。
发明内容
本发明的目的是一种波的综合演示实验装置，本装置中，通过一个圆形亚克力片和一组竹棒来展示横波图像及纵波图像。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种波的综合演示实验装置，包括底座（1），其特征在于，底座（1）两端分别连接短端板（3）和长端板（2），短端板（3）和长端板（2）底部中心设有通孔，短端板（3）与长端板（2）下端之间连接两根挡条A（4），长端板（2）下端与长端板（2）上端为凹槽装，之间设有挡条B（17）；短端板（3）与长端板（2）内侧各设有一轴承座；主轴（6）由短端板（3）贯穿两轴承座及长端板（2）下端；主轴（6）漏在外面一端固定有齿轮A（7）；主轴（6）通过齿轮A（7）与齿轮B（8）啮合连接电机（9），电机（9）固定在电机座（10）上，电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通；主轴（6）上贯摆片组（14）；摆片组（14）上防止竖条A（15）及竖条B（18），竖条B（18）的端头连接横向条（16）；竖条A（15）插在两根挡条A（4）之间，横向条（16）插在两根挡条B（17）之间。
所述的挡条A（4）沿通孔水平中心线两侧对称设置两根；所述的挡条B（17）沿通孔垂直中心线两侧对称设置两根。
所述的竖条A（15）位于摆片组（14）上，靠近短端板（3）；竖条B（18）位于摆片组（14）上，靠近长端板（2）；所述的竖条B（18）长短不同，端头的横向条（16）呈阶梯状插入两根挡条B（17）之间。
所述的摆片组（14）由一片片非圆心通孔的圆片以不同角度连接而成，每片之间通过销固定，主轴穿过固定好的一片片圆片的通孔，并通过密封胶固定。
所述的圆片采用亚克力板。
所述的竖条A（15）及竖条B（18）采用竹条或碳纤维杆。
所述的挡条A（4）及挡条B（17）采用金属棒。
所述的控速板（11）为电机控速用集成电路板，采用常规技术。
所述的电机（9）采用低压减速电机。
所述的电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通，之间由开关控制。
本发明的有益效果是：
1）功能丰富。电机带动轴承转动的过程中，产生横波，通过竖起的黑条来将实验演示结果放大，使横波变得更容易被观察。通过之前横波的传播，利用竹棒，反转90度，来实现横纵波转换。利用竹棒头部不同时间的位置，来展示纵波，可以从横波、纵波的演示以及传播特性的研究等多个方面，多角度的演示波现象。
2）现象直观。本仪器通过较长的亚克力棒和竹棒演示横纵波，现象直观清晰。
3）组装方便。本仪器采用模块化的设计方案，使得仪器便于拆卸和组装，方便了运输和保存。
4）操作性简单。本仪器采用了变速电机和一键式设计，便于使用者方便全面的了解实现现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的实体结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步叙述。
如图1、2所示，一种波的综合演示实验装置，包括底座（1），其特征在于，底座（1）两端分别连接短端板（3）和长端板（2），短端板（3）和长端板（2）底部中心设有通孔，短端板（3）与长端板（2）下端之间连接两根挡条A（4），长端板（2）下端与长端板（2）上端为凹槽装，之间设有挡条B（17）；短端板（3）与长端板（2）内侧各设有一轴承座；主轴（6）由短端板（3）贯穿两轴承座及长端板（2）下端；主轴（6）漏在外面一端固定有齿轮A（7）；主轴（6）通过齿轮A（7）与齿轮B（8）啮合连接电机（9），电机（9）固定在电机座（10）上，电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通；主轴（6）上贯摆片组（14）；摆片组（14）上防止竖条A（15）及竖条B（18），竖条B（18）的端头连接横向条（16）；竖条A（15）插在两根挡条A（4）之间，横向条（16）插在两根挡条B（17）之间。
所述的挡条A（4）沿通孔水平中心线两侧对称设置两根；所述的挡条B（17）沿通孔垂直中心线两侧对称设置两根。
所述的竖条A（15）位于摆片组（14）上，靠近短端板（3）；竖条B（18）位于摆片组（14）上，靠近长端板（2）；所述的竖条B（18）长短不同，端头的横向条（16）呈阶梯状插入两根挡条B（17）之间。
所述的摆片组（14）由一片片非圆心通孔的圆片以不同角度连接而成，每片之间通过销固定，主轴穿过固定好的一片片圆片的通孔，并通过密封胶固定。
所述的圆片采用亚克力板。
所述的竖条A（15）及竖条B（18）采用竹条或碳纤维杆。
所述的挡条A（4）及挡条B（17）采用金属棒。
所述的控速板（11）为电机控速用集成电路板，采用常规技术。
所述的电机（9）采用低压减速电机。
所述的电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通，之间由开关控制。
本发明的工作原理是：
通过主轴的旋转，竖条在圆片的转动作用下，竖条顶面进行一个周期性的上下运动，周期为圆旋转一周。若将第一个圆片竖直固定，第二个圆片向左以旋转轴为中心偏转36°，第三个圆片相对于第二个圆片向左偏转36°。以此进行安装，第十个圆片与第一个圆片重合。这样在静止不动的状态下，便粗略的通过硬质圆柱棒顶面的位置描绘出一个横波周期。多加几组这样的周期组合在一起，并通过旋转轴的定速旋转，横波图像得以显现。
纵波的体现是通过横波转化得来。上面说到，实现横波的过程中，在圆片正上方边缘处竖直放置一个硬质圆柱棒。现将周期左侧的部分硬质圆柱棒换为可折叠的粗、长的竹棒。从左侧第一根开始，在略高于挡板的位置向左折叠90°，此后每一根增加一定高度后再折叠，保证折叠后每个竹棒的左端在一个平面上。在这个竖直平面上固定两根竖直且互相平行的竹棒，夹住每根竹棒的左端。这样，在旋转轴的定速旋转过程中，左侧圆片带动竹棒上下移动，折叠的部分利用竹棒左侧头部不同时间的位置，来展示纵波。
Claims (10)
1.一种波的综合演示实验装置，包括底座（1），其特征在于，底座（1）两端分别连接短端板（3）和长端板（2），短端板（3）和长端板（2）底部中心设有通孔，短端板（3）与长端板（2）下端之间连接两根挡条A（4），长端板（2）下端与长端板（2）上端为凹槽装，之间设有挡条B（17）；短端板（3）与长端板（2）内侧各设有一轴承座；主轴（6）由短端板（3）贯穿两轴承座及长端板（2）下端；主轴（6）漏在外面一端固定有齿轮A（7）；主轴（6）通过齿轮A（7）与齿轮B（8）啮合连接电机（9），电机（9）固定在电机座（10）上，电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通；主轴（6）上贯摆片组（14）；摆片组（14）上防止竖条A（15）及竖条B（18），竖条B（18）的端头连接横向条（16）；竖条A（15）插在两根挡条A（4）之间，横向条（16）插在两根挡条B（17）之间。
2.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的挡条A（4）沿通孔水平中心线两侧对称设置两根；所述的挡条B（17）沿通孔垂直中心线两侧对称设置两根。
3.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的竖条A（15）位于摆片组（14）上，靠近短端板（3）；竖条B（18）位于摆片组（14）上，靠近长端板（2）；所述的竖条B（18）长短不同，端头的横向条（16）呈阶梯状插入两根挡条B（17）之间。
4.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的摆片组（14）由一片片非圆心通孔的圆片以不同角度连接而成，每片之间通过销固定，主轴穿过固定好的一片片圆片的通孔，并通过密封胶固定。
5.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的圆片采用亚克力板。
6.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的竖条A（15）及竖条B（18）采用竹条或碳纤维杆。
7.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的挡条A（4）及挡条B（17）采用金属棒。
8.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的控速板（11）为电机控速用集成电路板，采用常规技术。
9.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的电机（9）采用低压减速电机。
10.根据权利要求1所述的一种波的综合演示实验装置，其特征在于，所述的电机座（10）通过电线（13）与控速板（11）及电池（12）联通，之间由开关控制。
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