CN210925130U - 科氏加速度演示仪 - Google Patents

Abstract

一种体积较小、经济实用、适用于理论力学课堂演示科氏力的科氏加速度演示仪。它主要设有小物块、加速轨道、皮带、3V电池盒1、100r/min的马达、皮带轮、电线、小盒子带、构件支撑杆、5r/min的马达、正反可逆开关、3V电池盒2。其由5r/min的马达带动主体部分旋转，100r/min的马达带动皮带轮旋转，皮带轮带动皮带转动，皮带上小物块随皮带运动。分别由2节干电池提供动力。5r/min的马达由一个正反可逆开关连接，以控制不同的转向。新型演示设计出的“小盒子带”用于演示仪的演示。当开启装置时，通过演示单元中“小盒子带”上的小物体掉落的位置，操作者可以判断皮带上经过加速轨道后有一定速度的小物体是否受科氏力作用。

Description

科氏加速度演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种科氏加速度演示仪，尤其是一种造价较便宜、体型较小、用于理论力学教学的科氏加速度演示仪。

背景技术

目前，无论是天津大学研制的双电机科氏加速度演示平台，还是河海大学研制的转盘水泵式演示平台，亦或是宁夏大学研制的平面机械带式演示仪，亦或是厦门大学研制出的科氏加速度演示仪，他们的体积都较为庞大，结构复杂，难以在理论力学课堂上展示。虽然武汉理工大学的机械式科氏加速度演示仪和北华大学研究出的立体科氏加速度演示仪体积小巧，但是难以做到易拿易演示，一个仪器难以让全部同学能够人手一个，在课堂展示上没能让同学们有亲手实验学习的效果。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学[M].北京：高等教育出版社

[2]胡芮,韩素,王士涛,王硕,李建春.机械式科氏加速度演示仪.电子测试[M].2015.13.97-99.

[3] 李永平,彭雅轩,刘士彬. 科氏加速度产生机理的几何分析.东北电力学院学报[M]. Jun. ,2001. Vol . 21 ,No. 2

[4]王晓炜,章璐,王泽华,张棉好. 速度矢量夹角可变的科氏加速度演示仪.机械工程师[M].2014年第九期.52-53

[5] 周德坤,刘晓波,陈佳良.立体科氏加速度演示仪的研制.吉林化工学院学报[M].May.2017. Vol . 34 ,No. 5

[6]厦门大学科氏加速度演示仪专利申请书。

发明内容

为了克服科氏加速度教学展示难、理解难的特点，在课堂上能够让同学们动起手来，我们设计研究出了一款用于理论力学课堂教学演示的科氏加速度演示仪，其具有小巧易携带，造价低的特点，既经济又简单，实验原理和仪器构造让同学们一目了然，能更好的帮助同学们理解理论力学科氏加速度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：选用了一个合适科氏加速度的模型，使我们的装置保证其体型不超过20cm*20cm*20cm，其是由两个马达驱动的一个装置，其中一个5r/min马达带动装置转动，而另外一个100r/min马达带动着皮带转动，皮带固定在总的装置上，当装置两个马达都在运转时，我们在皮带的一端放置一个小物块，小物块在科氏加速度的作用下将从皮带的两边两端跌落。小物体应该选择小方块，摩擦力总是与相对速度方向相反，科氏加速度与相对速度垂直，所以有摩擦力不影响观察的现象和得到的结论。而在装置中需要考虑风力对实验的影响，为此我们分析了考虑风力时的受力分析：1.风力大于科氏力。小物体两次都掉落在右侧，我们可以观察两次小物体掉落的位置，如果ω顺时针转动时小物体掉落的位置离出发点的距离远于逆时针的话，则可以说明有科氏加速度的存在。2.风力小于科氏力。小物体在ω顺时针转动时掉落在皮带的左侧，在ω逆时针转动时掉落在皮带的右侧，可以观察到掉落在左侧的的位置离出发点的距离近于逆时针的话，则可以说明有科氏加速度的存在。3.风力等于科氏力，小物体不从两端下落，直接证明有科氏加速度的存在。为了使装置的现象更便于观察，我们在皮带的两边在装置上设置了两排“小盒子带”的设计，“小盒子带”用来接住下落的物体，可以用来表示位置离出发点的距离。

本实用新型的有益效果是：小巧易携带，造价低，既经济又简单，实验原理和仪器构造让同学们一目了然，可以在理论力学课堂直接使用且每位同学都可配备。设计方案上创新，使用“小盒子带”的设计，创造出了一种新型的科氏加速度的演示构造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型科氏加速度演示仪的力学原理图。

图2是本实用新型科氏加速度演示仪的主视图。图3是本实用新型科氏加速度演示仪的左视图。图4是本实用新型科氏加速度演示仪的俯视图。

图5是Ⅰ处“小盒子带”的局部放大图。

图6是Ⅱ处皮带、皮带轮、100rpm的马达和构件支撑杆的局部放大图（正面）。图7是Ⅱ处皮带、皮带轮、100rpm的马达和构件支撑杆的局部放大图（侧面）。

图8是Ⅲ处电池盒构造的局部放大图（正面）。图9是Ⅲ处电池盒构造的局部放大图（反面）。图10是Ⅲ处电池盒构造的局部放大图（侧面）。

图2、3、4中1.小物块，2.加速轨道，3.4cm宽的皮带，4.3V电池盒1，5.100r/min的马达，6.皮带轮，7.电线，8.小盒子带，9.构件支撑杆，10.演示仪主体部分，11.演示仪基础部分，12. 5r/min的马达，13.正反可逆开关，14.3V电池盒2。

具体实施方式

在图2中，5r/min的马达（12）、正反可逆开关（13）与3V电池盒2（14）串联构成演示仪的基础部分（11），其他结构构成演示仪主体部分（10），演示仪的基础部分和主体部分由5r/min的马达（12）的轴所连接。

在图2演示仪主体部分（10）中，小物体（1）放置在皮带（3）上加速轨道（2）一端的中间位置。由构件支撑杆（9）分别支撑固定皮带轮（6）、小盒子带（8）、100r/min的马达（5）和3V电池盒1（4）。其中加速轨道的长度为20mm，两皮带轮的距离为100mm，皮带轮半径1cm，皮带与小物体之间的动摩擦因数约为0.2。

“小盒子带”（8）是新型科氏加速度演示仪的一个创新点，图3为Ⅰ处“小盒子带”（8）的局部放大图。“小盒子带”（8）其分布于皮带的两侧，每一侧的长度都为102mm，其中一个“小盒子”的容积为4.25mm*4.25mm*5mm，两个小盒子之间的壁厚为0.5mm，“小盒子带”（8）外壁的厚度为1mm。

图4是Ⅱ处皮带（3）、皮带轮（6）、100r/min的马达（5）和构件支撑杆（9)的局部放大图。图中a为100r/min的马达(5)的轴，固定在皮带轮(6)上，带动着皮带轮(6)转动。图中的皮带(3)和皮带轮(6)之间依靠类似齿轮的结构传递动力，皮带轮（6）的直径为2cm。100r/min的马达（5）固定在构件支撑杆（9)上，由3V电池盒1（4）提供动力。

图5是Ⅲ处电池盒构造的局部放大图，3V电池盒1（4）和3V电池盒2（14）是同种规格的电池盒，其中一个为100r/min的马达（5）提供动力而另一个为5r/min的马达（12）提供动力。3V电池盒1（4）的规格为67mm*30mm*15mm，3V电池盒1（4）电池盒上附有开关，可以控制电池电量的供应，便于仪器的操作，两节5号电池提供3V的电力。

Claims (4)

1.一种科氏加速度演示仪，一般包含两个单元，驱动单元和演示单元；其特征是：主要设有小物块、加速轨道、皮带、3V电池盒1、100r/min的马达、皮带轮、电线、小盒子带、构件支撑杆、 5r/min的马达、正反可逆开关、3V电池盒2。

2.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征是：所述驱动单元由一个5r/min的马达和一个100r/min的马达所控制。

3.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征是：所述演示单元采取了一种新的演示形式，在皮带两边布置“小盒子带”，小盒子带是由一排小盒子连接而成，一个“小盒子”的容积为4.25mm*4.25mm*5mm，两个小盒子之间的壁厚为0.5mm。

4.根据权利要求1所述的科氏加速度演示仪，其特征是：体积不超过20cm*20cm*20cm。

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