CN203812451U - 一种立体科氏加速度演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体科氏加速度演示仪，包括水平放置的底盘，底盘的中心部位设有立轴，并部分向下端延伸连接有主圆周转动机构；底盘上设有相对称的立柱，立柱上水平安装横轴，两端向立柱外延伸，其中一端连接有次圆周转动机构，横轴上安装随横轴一起转动的并可沿横轴轴向运动的偏心轮；所述的立柱的顶端还设有灯泡，立柱的内侧设有控制灯泡的开关，并与可触碰到开关的偏心轮相对。本实用新型通过偏心轮撞击开关使小灯亮，现象明显，可操作性比较强，误差较小，有利于学生生动直观理解科氏加速度；另外，本装置设计体积较小、重量较轻，方便学生操作，操作十分简单，且成本低。

Description

一种立体科氏加速度演示仪

技术领域

本实用新型属于教学设备领域，具体涉及一种立体科氏加速度演示仪。 

背景技术

科氏加速度是理论力学运动学部分的一个重要概念，在计算刚体牵连运动为定轴转动的加速度时具有重要应用，在宏观表现上体现为科里奥利力。地球转动时河水冲刷河岸的现象就是一个典型例子，在实际生产生活中，炮弹、航天器轨迹的计算，复杂机床内部计算都需要用到这个概念。 

由理论力学点的合成运动可知牵连运动为转动时便会产生科氏加速度。科氏加速  度验仪按运动物体的类型分为 ：机械带式和流体式两种 ；再按牵连运动和相对运动所在的运动面划分为：平面机械带式和平面流体式、立体机械带式和立体流体式。现有的科氏加速度(或惯性力)实验仪主要是平面的，即相对运动和牵连运动均在同一平面内，主要用于演示沿地球赤道线方向或平行于赤道线方向向东或向西运动物体受科氏加速度作用的状态，或演示类似于以上运动的运动。 

目前市场上的类似教具很少见，多是各大高校自主开发且用于本校不对外出售，如南航的旋转滑块平台、宁夏大学的带式系统和流水立体系统；同时这些器材体积巨大，单价相对较高。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种设计体积较小、重量较轻，操作简单，且成本低的立体科氏加速度演示仪。 

本实用新型所述的一种立体科氏加速度演示仪，包括水平放置的底盘，底盘的中心部位设有立轴，并部分向下端延伸连接有主圆周转动机构；底盘上设有相对称的立柱，立柱上水平安装横轴，两端向立柱外延伸，其中一端连接有次圆周转动机构，横轴上安装随横轴一起转动的并可沿横轴轴向运动的偏心轮；所述的立柱的顶端还设有灯泡，立柱的内侧设有控制灯泡的开关，并与可触碰到开关的偏心轮相对。 

进一步改进，所述的主圆周转动机构由与第一电机相连接的第一大齿轮、依次与第一大齿轮相啮合的第一小齿轮、第二小齿轮以及与立轴相连接的第二大齿轮构成；所述的第一电机连接有第一电源。 

进一步改进，所述的次圆周转动机构由与第二电机相连接的第一带轮、与横轴相连接的第二带轮以及将两者连接在一起的传动带构成；所述的第二电机连接有第二电源。            

进一步改进，所述的第二电源与第二电机位于两个立柱之间的底盘上。

本实用新型的有益效果在于： 

与现有技术相比，通过偏心轮撞击开关使小灯亮，现象明显，可操作性比较强，误差较小，有利于学生生动直观理解科氏加速度；另外，本装置设计体积较小、重量较轻，方便学生操作，操作十分简单，且成本低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示，一种立体科氏加速度演示仪，包括水平放置的底盘8，底盘8的中心部位设有立轴7，并部分向下端延伸连接有主圆周转动机构，带动底盘8运动；底盘8上设有相对称的立柱9，立柱9上水平安装横轴15，两端向立柱外延伸，其中一端连接有次圆周转动机构，带动横轴15运动；所述的横轴15上安装随横轴15一起转动的并可沿横轴15轴向运动的偏心轮16；所述的立柱9的顶端还设有灯泡17，立柱9的内侧设有控制灯泡的开关18，并与偏心轮16相对。 

所述的主圆周转动机构由与第一电机2相连接的第一大齿轮3、依次与第一大齿轮3相啮合的第一小齿轮4、第二小齿轮5以及与立轴7相连接的第二大齿轮6构成；所述的第一电机2连接有第一电源1。 

所述的次圆周转动机构由与第二电机11相连接的第一带轮12、与横轴15相连接的第二带轮14以及将两者连接在一起的传动带13构成；所述的第二电机11连接有第二电源10。 

所述的第二电源10与第二电机11位于两个立柱9之间的底盘8上。 

本实用新型的工作原理是：主圆周转动机构通过立轴带动底盘转动，产生绕Z坐标轴的角速度；次圆周运动部分位于底盘上面，跟随底盘一起以角速度绕Z坐标轴转动；次圆周运动部分的电机带动小带轮转动，小带轮通过传动带带动带轮转动，带轮带动横轴转动，最后横轴带动中间的偏心轮转动，偏心轮在旋转的同时在各质点产生了瞬时速度，消除离心力的影响后会产生沿横轴的向左或向右的加速度，从而产生科里奥利力，这个力使偏心轮向左或向右移动；现象显示部分主要由二个小灯开关，二个小灯组成，当偏心轮向左或向右移动时，触碰小灯开关，小灯亮，由此证明了科氏加速度的存在。 

为了消除离心力对实验结果的影响，采取了一些措施，具体做法:打开主圆周运动部分开关，使底盘绕Z轴旋转产生角速度，由于角速度的影响，在偏心轮上产生了一个离心力矩。此时通过控制偏心轮的重心和立轴与偏心轮的摩擦力，使偏心轮不受离心力的影响，即表现为偏心轮不发生任何位移；这样证明一定误差对科氏加速度演示实验不产生影响。 

本实用新型提供了一种立体科氏加速度演示仪，以上所述仅是本实用新型的优选实施方法，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.一种立体科氏加速度演示仪，其特征在于：包括水平放置的底盘（8），底盘（8）的中心部位设有立轴（7），并部分向下端延伸连接有主圆周转动机构；底盘（8）上设有相对称的立柱（9），立柱（9）上水平安装横轴（15），两端向立柱（9）外延伸，其中一端连接有次圆周转动机构，横轴（15）上安装随横轴（15）一起转动的并可沿横轴（15）轴向运动的偏心轮（16）；所述的立柱（9）的顶端还设有灯泡（17），立柱（9）的内侧设有控制灯泡的开关（18），并与可触碰到开关（18）的偏心轮（16）相对。

2.根据权利要求1所述的立体科氏加速度演示仪，其特征在于：所述的主圆周转动机构由与第一电机（2）相连接的第一大齿轮（3）、依次与第一大齿轮（3）相啮合的第一小齿轮（4）、第二小齿轮（5）以及与立轴（7）相连接的第二大齿轮（6）构成；第一电机（2）连接有第一电源（1）。

3.根据权利要求1所述的立体科氏加速度演示仪，其特征在于：所述的次圆周转动机构由与第二电机（11）相连接的第一带轮（12）、与横轴（15）相连接的第二带轮（14）以及将两者连接在一起的传动带（13）构成；第二电机（11）连接有第二电源（10）。

4.根据权利要求3所述的立体科氏加速度演示仪，其特征在于：所述的第二电源（10）与第二电机（11）位于两个立柱（9）之间的底盘（8）上。