CN201812410U - 演示离心力作用下液体形态变化的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特点是，包括一实验台、至少两套不同形态的单容器组件、至少一套不同形态的双容器组件、以及相应的动力传动部件和启动/调速开关。至少两套不同形态的单容器组件包括一独立旋转的圆柱形容器组件和一独立旋转的方形容器组件；至少一套不同形态的双容器组件包括一水平旋转杆、以及设置在水平旋转杆两端的一个圆柱形容器组件单体和一个方形容器组件单体；各动力传动部件分别设置在各单容器组件和各双容器组件的底部。通过旋转液体的实验，让参与者观察不同容器中的液体在外力作用下形成的抛物面及其变化，以研究液体抛物面的特性，并从中认识液体抛物面的重要应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种演示离心力作用下液体形态变化的实验装置。
背景技术
抛物线是平面内到一个定点F和一条定直线L距离相等的轨迹（或集合）。点F叫做抛物线的焦点，直线L叫做抛物线的准线。抛物线环绕它的对称轴旋转形成的三维空间中的曲面叫抛物面。
抛物面的应用越来越广，人们利用液体抛物面的参数与重力加速度关系，测量重力加速度；通过旋转液体研究牛顿流体力学，分析流层之间的运动，测量液体的粘滞系数；利用液面凹面镜成像与转速的关系研究凹面镜焦距的变化情况。
发明内容
本实用新型是为了提供一个演示离心力作用下液体形态变化的实验装置,通过旋转液体的实验，让参与者观察当盛有液体的不同容器旋转时，容器皿中的液体在重力、器皿外壁对液体产生的向心力使液体做圆周运动的作用下，会在其表面形成一个抛物面及其变化的现象，以此认识液体抛物面的特性，并从中研究液体抛物面的重要应用。
本实用新型采用是技术方案是：演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特点是，包括一实验台、设置在实验台上的至少两套不同形态的单容器组件、至少一套不同形态的双容器组件、以及相应的至少三套动力传动部件和至少三套启动/调速开关；所述的至少两套不同形态的单容器组件包括一独立旋转的圆柱形容器组件和一独立旋转的方形容器组件；所述的至少一套不同形态的双容器组件包括一水平旋转杆、以及设置在水平旋转杆两端的可随该水平旋转杆旋转的一个圆柱形容器组件单体和一个方形容器组件单体；所述的各动力传动部件分别设置在各单容器组件和各双容器组件的底部，分别驱动各单容器组件和各双容器组件旋转；所述的每套启动/调速开关包括与各自的动力传动部件电连接的一启动按钮和一调速按钮。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的实验台包括箱体和固定在箱体上的台面；所述的单容器组件和双容器组件、以及启动按钮和一调速按钮均设置在台面上；所述动力传动部件位于台面下方的箱体内。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的台面上位于每个容器组件的周围各设有一圈安全围栏。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的每个单容器组件包括可旋转的支架和固定在支架上的容器。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的各动力传动部件包括设置在箱体内的位于各自单容器组件底部的、并与各自单容器组件的支架底部连接的转轴和与转轴连接的一动力机构。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的动力机构包括一伺服驱动器和一伺服电机。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的每个双容器组件中的圆柱形容器组件单体和方形容器组件单体均包括固定在水平旋转杆上的支架和固定在该支架上的容器。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的各动力传动部件包括设置在箱体内的位于各自双容器组件底部的、并与该双容器组件的水平旋转杆的底部连接的转轴和与转轴连接的一动力机构。
上述演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其中，所述的动力机构包括一伺服驱动器和一伺服电机。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，将几个不同形态的容器组件布置于实验台上，参与者按下任意一单容器组件或双容器组件对应的“启动”按钮，便可接通电源启动电机，带动该组容器快速旋转，并使容器内的液体在离心力的作用下形成抛物面，参与者可直观观察到该容器内抛物面的形状。参与者再按下调节速度的按钮，改变容器的转动速度时，又会发现各容器中液体形成的抛物面形状也在发生变化。通过对比观察，参与者可直观地了解和认识不同容器中抛物面的形状及特性。从而激发他们进一步探究该物理现象的热情和科学探索精神。
附图说明
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型的一种实施例的整体结构的俯视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是图1的C-C剖视图。
图5是图3的D部件结构放大示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图4，其中图1是本实用新型的一种实施例的整体结构的俯视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图。本实用新型演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，包括一实验台1、设置在实验台上的两套不同形态的单容器组件21、22、一套不同形态的双容器组件23、以及相应的三套动力传动部件31、32、33和三套启动/调速开关41、42、43。
本实施例所述的实验台包括箱体11和固定在箱体上的台面12，整个实验台呈“T”字形。所述的启动按钮和一调速按钮设置在台面上；所述单容器组件和双容器组件也位于台面上；所述动力传动部件位于台面下方的箱体内,分别设置在各自对应的单容器组件、双容器组件的底部，用于驱动各自的单容器组件和双容器组件旋转；所述的每套启动/调速开关分别与各自的动力传动部件电连接。所述的台面上位于每个单容器组件、双容器组件的周围各设有一圈安全围栏13。
所述的两套不同形态的单容器组件中，其中一套单容器组件21为一独立旋转的圆柱形容器组件，另一套单容器组件22为一独立旋转的方形容器组件。其中，单容器组件21包括可旋转的支架211和固定在支架上的圆柱形容器212。单容器组件22包括可旋转的支架221和固定在支架上的圆柱形容器222。在单容器组件21的底部设有动力传动部件31，该动力传动部件31位于箱体内，该动力传动部件31包括一转轴311和与转轴连接的一动力机构312，所述的转轴311与该单容器组件21的支架211底部连接。在单容器组件22的底部也设有动力传动部件32，该动力传动部件32位于箱体内，同样，该动力传动部件32包括一转轴321和与转轴连接的一动力机构322，所述的转轴321与该单容器组件22的支架221底部连接。
所述的一套不同形态的双容器组件23包括一水平旋转杆231、以及设置在水平旋转杆两端的可随该水平旋转杆旋转的一个圆柱形容器组件单体232和一个方形容器组件单体233。所述的双容器组件23中的圆柱形容器组件单体232包括固定在水平旋转杆上的支架2321和固定在该支架上的圆柱形容器2322。所述的双容器组件23中的方形容器组件单体233包括固定在水平旋转杆上的支架2331和固定在该支架上的方形容器2332。在所述箱体内位于所述水平旋转杆底部的中心点连接一动力传动部件33，该动力传动部件33包括一转轴331和与转轴连接的一动力机构332。
上述各动力机构均包括一伺服电机和一伺服驱动器。上述各转轴均与伺服驱动器连接，在动力机构的驱动下旋转，并带动其上的容器组件旋转。具体结构请参阅图5，图5是图3中D部分的结构放大示意图。图中，所述的动力传动部件31包括与单容器组件21底部连接的转轴311和与该转轴连接的一动力机构312。所述转轴311通过轴承3111固定在箱体的框架上。动力机构312包括一伺服电机3121和一伺服驱动器3122。转轴311的上端与单容器组件21的底部支架211固定连接，伺服驱动器3122与转轴311的下端固定连接，伺服电机3121的输出轴与伺服驱动器3122的输入端固定连接。
操作时，在各容器中注入适量的液体。参与者按下任意一容器组件对应的“启动”按钮，便会看到该组容器快速旋转，同时该容器内的液体在离心力的作用下形成抛物面。启动圆柱形容器组件时，参与者可看到容器中的液体形成的三维抛物面；启动方形容器组件时，参与者可看到容器中的液体形成的二维抛物面；启动不同形态的双容器组件的水平旋转杆时，参与者可看到两容器中形成的顶部外斜的抛物面。当参与者再按下调节速度的按钮时，可看到当转动速度改变时，各容器中液体形成的抛物面形状也在发生变化。通过对旋转液体实验的观察，参与者可直观了解和认识液体抛物面的特性，同时启发他们对液体抛物面应用的思考，并引导他们主动将物理知识应用于生活中解决实际问题的能力。
Claims (9)
1.演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，包括一实验台、设置在实验台上的至少两套不同形态的单容器组件、至少一套不同形态的双容器组件、以及相应的至少三套动力传动部件和至少三套启动/调速开关；
所述的至少两套不同形态的单容器组件包括一独立旋转的圆柱形容器组件和一独立旋转的方形容器组件；
所述的至少一套不同形态的双容器组件包括一水平旋转杆、以及设置在水平旋转杆两端的可随该水平旋转杆旋转的一个圆柱形容器组件单体和一个方形容器组件单体；
所述的各动力传动部件分别设置在各单容器组件和各双容器组件的底部，分别驱动各单容器组件和各双容器组件旋转；
所述的每套启动/调速开关包括与各自的动力传动部件电连接的一启动按钮和一调速按钮。
2.根据权利要求1所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的实验台包括箱体和固定在箱体上的台面；所述的单容器组件和双容器组件、以及启动按钮和一调速按钮均设置在台面上；所述各动力传动部件位于台面下方的箱体内。
3.根据权利要求2所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的台面上位于每个容器组件的周围各设有一圈安全围栏。
4.根据权利要求1所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的每个单容器组件包括可旋转的支架和固定在支架上的容器。
5.根据权利要求4所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的各动力传动部件包括设置在箱体内的位于各自单容器组件底部的、并与各自单容器组件的支架底部连接的转轴和与转轴连接的一动力机构。
6.根据权利要求5所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的动力机构包括一伺服驱动器和一伺服电机。
7.根据权利要求1所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的每个双容器组件中的圆柱形容器组件单体和方形容器组件单体均包括固定在水平旋转杆上的支架和固定在该支架上的容器。
8.根据权利要求2所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的各动力传动部件包括设置在箱体内的位于各自双容器组件底部的、并与该双容器组件的水平旋转杆的底部连接的转轴和与转轴连接的一动力机构。
9.根据权利要求8所述的演示离心力作用下液体形态变化的实验装置，其特征在于，所述的动力机构包括一伺服驱动器和一伺服电机。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN105679154A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-15 | 齐齐哈尔大学 | 一种旋转抛物面的力学实验仪 |
| CN106355977A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-25 | 合肥探奥自动化有限公司 | 一种适用于科普场馆的惯性离心现象演示装置 |
| CN108510851A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-07 | 齐齐哈尔大学 | 一种旋转可变抛物线演示的方法 |
| CN108564858A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-09-21 | 齐齐哈尔大学 | 一种动态可变抛物线的实验仪 |
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