CN2051375U

CN2051375U - 伯努利原理组合演示器

Info

Publication number: CN2051375U
Application number: CN 89214707
Authority: CN
Inventors: 朱莪青
Original assignee: Miao Eqing
Current assignee: Miao Eqing
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1990-01-17

Abstract

本实用新型是一种物理教学用的演示和实验仪器。它能演示和验证流体动力学的基本原理—伯努利原理，也可演示汾丘里流速计原理和皮托管原理，还能演示均匀液流中的液压梯度。其基本组件是： (1)、汾丘里流速计演示器。(2)、液压梯变演示器。 (3)、皮托管实验器。往仪器中接上自来水即可作有趣的演示。

Description

本实用新型是一种可在物理教学中应用的、组合式的演示和实验用教学仪器。它能演示汾丘里流速计和皮托管的原理，即伯努利原理；验证皮托管原理；演示均匀液流中的液压梯度。

本实用新型比已有的类似仪器效果明显得多，说服力更强、使用更方便、尺寸更紧凑、测量更精确。

本实用新型的目的在于提供一种具有前述功能的、效果明显、说服力强、使用方便、尺寸紧凑、测量精确的演示及实验用物理教学仪器。

下面结合附图对本实用新型的组件、原理和用法作一简介。

本实用新型由下列三个组件组合而成：

1、汾丘里流速计演示器，如图1。

2、液压梯度演示器（为前者之附件），如图2。

3、皮托管实验器，如图3。

三者的相同之处是，其水平管和竖直支管之间均采用一小段橡皮管连接（如图1、2中的5、6、7，图3中的4、5），便于拆卸。水平管和竖直支管均由透明材料制成。

用法和原理。

1、液压梯度的演示。为演示汾丘里流速计的原理，即伯努利原理，宜先演示液流的压强梯度以作为对照，旨在消除学生可能产生的某些疑虑。

液压梯度演示器由一内径均匀的水平管1和与之相连通的三根间隔相等的竖直支管2、3、4所构成。

演示时、把自来水引入仪器的进水口，让水流流过水平管1并从出水口流出。待竖直支管2、3、4中的液面高度稳定时，可观察到三管中水柱高度呈线性下降。这说明由于水的粘滞性作用，均匀水平液流中的液压并非处处相等，而是沿液流的流向线性地减小。

2、用汾丘里流速计演示器演示汾丘里流速计原理，即伯努利原理。汾丘里流速计演示器的水平管1由二段粗管10、11和接在其间的一段细管9所构成，这三段管上各接一竖直支管以显示液压。二粗管的外端均颈缩为细管作为进出水口。演示方法大致同上。待三竖直支管中的液面高度较稳定时，可观察到支管3中的水柱明显低于支管2和4中的水柱。如图1，△h₁可达16cm左右，△h₂可达7cm左右。

由于事先已演示了均匀管道里液流的压强降落，学生就容易介释为什么本演示中支管4内的水柱大大低于支管2内的水柱。

3、用皮托管实验器演示和验证皮托管原理，即伯努利原理。本实验器既适用于课堂定性演示，也适用于学生分组实验作定量验证。

皮托管实验器的水平管1上连通着二根竖直支管，其中支管3的下端伸入管1中，作直角弯曲。

演示过程大致同上。让自来水流过仪器，待支管2、3中的液面高度达到稳定时，观察二支管中液面的高度差△h。调节水龙头，改变水的流速时，可看到流速越大，△h也越大。

若需定量计算流速，可用公式V_A＝

\sqrt{2 / ρ (P_{B} - P_{A})} = \sqrt{2 gΔh},

式中V_A为图3中A处的待测定的流速，ρ为液体的密度，P_A、P_B分别为A、B二处的液压，g为重力加速度。再用停表、量杯，并根据管1的内径直接测算出流速V_A′。由此求得相对误差。

本实用新型的特点是效果明显、说服力强、使用方便、尺寸紧凑、测量精确。就此一一分述于下。

本实用新型的主件汾丘里流速计演示器的水平管1中粗管的内径是其中细管内径的3倍以上（而已有的类似仪器中前者不到后者的二倍），从而导致二者中相当大的流速差和液压差，形成足够大的△h₁和△h₂（图1），达到十分明显的演示效果。

本实用新型中的皮托管实验器，其横管1的内径小于1.8cm，内径小导致管1中水速的增大，从而形成足够大的液柱高度差△h（图3），达到明显的演示效果。

由于附加了液压梯度的演示，使汾丘里流速计的演示效果变得容易为学生所理解，增强了演示的说服力。

本实用新型在演示或实验时只需接上民用自来水即可作长时间的演示和观察，不必附加任何其他水源、气源等压力源。万一自来水流速不够大，可用一根虹吸管吸取1.2米高落差的水作为简易水源，效果也很好。故本实用新型使用相当方便。

本实用新型的三个主件中的水平管和各支管间均采用一段橡皮管连接，装拆方便，这样一来，收藏时尺寸紧凑，运输时不易损坏。

采用本实用新型中的皮托管实验器测定水流速度时，相对误差仅为5％左右，之所以能达到这么高的精度，是由于图3中管口6的中心约位于0.7r处（r为水平管1的半径），而该处的流速等于流过管1横截面各处液流的平均流速。

综上所述，本实用新型是一种适合于物理教学演示及实验用的、效果明显、说服力强、使用方便、尺寸紧凑、测量精确的新颖的流体力学教学用组合仪器。

Claims

1、一种物理教学中演示和实验用的组合仪器伯努利原理组合演示器，其主件为汾丘里流速计演示器、液压梯度演示器和皮托管实验器，三者的共同特征为：其水平管和竖直支管间均采用一小段橡皮管连接，便于拆卸，水平管和竖直支管均由透明材料制成。

2、根据权利要求1所述的伯努利原理组合演示器，其三个主件的特征分别是：

a、汾丘里流速计演示器：汾丘里流速计演示器的水平管1由二段粗管10、11和接在其间的一段细管8构成，这三段管上各接一竖直支管以显示液压，二粗管的外端均颈缩为细管作为进出水口；其主管1中粗管的内径是其中部细管8的内径的三倍以上；主管1右端出水口颈缩为细管9，其内径与中部细接管8的内径大致相等，小于2.0cm，主管1的粗管内径大于3.0cm；

b、液压梯度演示器：其水平管1的内径小于2.0cm；

c、皮托管实验器：管口6的中心约位于0.7r处（r为水平管1的内径）；水平管1的内径小于2.0cm；水平管1右端出口颈缩为一段直径略小的直管7。