CN2334067Y

CN2334067Y - 微重力实验仪

Info

Publication number: CN2334067Y
Application number: CN 98229113
Authority: CN
Inventors: 李俊伦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 1999-08-18
Anticipated expiration: 2008-07-15

Abstract

一种微重实验仪,属于物理教学实验仪器。该仪器利用爱因斯坦广义相对论的等效原理能观测记录落体室作无自转自由下落时,室体中物体在接近于不受外力作用下的局部惯性系中的物性与运动规律,它包括升降机1、导轨6、电缆2、释放器3、落体室5、落体室导环4和减振器7,其特征是释放器上固定有轴心相叠、轴心连线在水平上的两磁环,两磁环具有相同的磁场方向;落体室上也固定有一磁环,当落体室挂在释放器的电磁挂钩上时,落体室上的磁环正好置于释放器两磁环之间,其磁场方向与释放器器两磁环磁场方向相反,三磁环形成一防转器8。

Description

微重力实验仪

本实用新型是一种微重力实验仪，属物理教学实验仪器。

目前国内外的物理教学实验仪器，都是以地面为参照系来观测记录物理实验的现象，对于物体在局部惯性系中的物理现象的记录观测仪器还没有。其实科学家早已预言局部惯性系的优越性，也预言宇宙飞船进入太空关闭发动机后，其机仓中将是一个近似局部惯性系空间。

本实用新型的目的：根据爱因斯坦广义相对论的等效原理，研制一种用于物理教学实验能观测记录物体在接近于不受外力作用下的局部惯性系中的物性与运动规律的微重力实验仪器。

本实用新型的技术方案为：放有被观测物的落体室上方中部的吊环，挂于升降机下面释放器的电磁挂钩上，释放器由升降机经电缆牵引可沿升降机下面竖立的两导轨上下滑动，电缆也与释放器的电磁挂钩相接通，当电缆断电时，电磁挂钩松开释放落体室，在释放器上固定有两磁体，两磁体轴心相叠，轴连线在水平方向上，并具有相同的磁场方向，落体室上有一磁体，当落作室挂在释放器的电磁挂钩上时，该磁体正好置于释放器两磁体之间，其磁场方向与两磁体磁场方向相反而成互相排斥，这样可避免落体室以悬挂点为中心的摆动，落体室上固定有电视监测系统，该系统可观测、记录物体在落体室中的物性与运动规律，并将信息传送于电视接收机或计算机中。电视监测系统包括摄像头，电视调制器，信号发射器及其供电电池。

导轨也可兼作接收天线，其特征：采用金属材料制成的导轨上下两端装上绝缘板，两导轨分别连接电视电信传输的同轴电缆的两线，同轴电缆两线的另一端连接电视机或计算机。落体室上的电视监测系统发出的射频电视信号经此导轨接收并经同轴电缆进入电视机或计算机，其优点是电视监测系统所摄制的图象更清晰稳定，不受落体室上下不同位置的影响，也不受在此试验的师生活动影响。

在落体室的正下方也可置一减振器。当落体室从释放器电磁挂钩上脱开自由下落，正好落在此减振器上。

本实验新型的效果：由于采用了控制落体室无自转运动技术，使落体室内形成局部惯性系，落体室上固定的电视监测系统就能观测记录物体的落体室内的物性与运动规律。

图一本实用新型一种正视图

图二是图一所示防转器A-A剖面图

图三是图一所示落体室5正视图

图四是图三所示B-B剖面图

图五是图四所示失重开关22的工作原理图

图六是图一减振器7结构图

图七是图六所示D-D剖面图

图面说明：

1—升降机 2—电缆

3—释放器 4—落体室的导环

5—落体室 6—导轨

7—减振器 8—防转器

9—吊环 10—不锈钢管

11—横梁 13—室体

14—插板 15—磁环

16—发射天线 17—电池(电视监测系统用)

18—光学通道 19—摄像头

20—发射机 21—电池(室体中用)

22—失重开关 23—被测物体

P—重物 ab—一段不锈钢丝

1＇—接点 2＇—接点

Z₁—用电器数码管或电磁铁Z₂—用电器数码管

S—磁体南极 N—磁体北极

下面结合附图，以图一、图二、图三、图四、图五、图六、图七，所构成的微重力实验仪作最佳实施例说明。

升降机1下面释放器3两者用电缆2相连，释放器两边的孔套子导轨6上并可在升降机经电缆牵引下上下滑动，落体室上方中部的吊环挂在释放器的电磁挂钩上，释放器上固定有两磁环，其轴心相叠、轴连线在水平方向上，并具有相同的磁场方向，落体室上的磁环15正好置于释放器两磁环之间，其磁场方向与两磁环磁场方向相反而成互相排斥，此三磁环形成一防转器8，电缆与释放器的电磁挂钩也相连，电磁挂钩由电磁体和所吸附的衔铁挂钉组成。落体室5的结构是：由透明塑料作成室体13，室体为一空心园柱体，柱体两端一端装有活动插板14，另一端的轴线与一空心方柱形的光学通道18的轴线相叠，光学通道的另一端用摄像头19((CCD)封门，摄像头的主要作用是拍摄置于落体室室体中的被观测物23的物性与运动状态，所摄图像经摄像头下方的电视转换器及发射机20由发射天线16发出，在室体13上下两内壁相接触的，装有两根与室体轴平行的不锈钢管10，此两管伸至超过光学通道端头与固定发射天线16的塑料板固定，成为落体室的支架，摄像头与上方的不锈钢管间装有供电视监测系统用电的电池17，在光学通道下方与不锈钢管间固定有主要供室体中失重开关22用电的电池21，在光学通道上方装有失重开关22，在上一根不锈钢管的中部装有一根与之垂直的方铝作的横梁11，横梁两端置有可套于导轨的导环4，横梁中点有吊环9，中点偏右装有一磁环15。在落体室的正下方置有一减振垫7，其结构为一六面体的矩形框架，按其对角线，用多根橡皮条交叉的固定在框架的四条长边上，落体室脱离释放器的电磁挂钩作自由落体运动时均落在由多根橡皮条所形成的凹巢中，借橡皮条的申缩而得到有效的减振。

失重开关22的工作原理为不锈钢丝ab段挂有活动重物P，当P失重和非失重两种状态时，可使ab段分别与接点1＇、2＇相连结，以使Z₁和Z₂为代表的用电器分别工作，借此改变落体室中的状态标志，及控制被测物运动现象的发生条件等。如控制被观测物23作匀速直线运动等。

该微重力实验仪是这样上作的。

首先来观测物性现象。抽开落体室插板14，将点燃的腊烛作为被观测物置于室体中，合上插板后，当落体室被升降机经电缆、释放器牵引提升至一定高度停止时，失重开关22的不锈钢丝ab段连接接点1＇，用电器Z₁工作，此时Z₁代表数码管，显示落体室对地静止，状态为d，当操作者将电缆2断电，释放器的电磁挂钩松开，落体室作无自转的自由下落，失重开关的重物P失重，ab段连接接点2＇用电器Z2数码管显示落体室自由下落状态标志为g，电视监测系统显示在g状态下腊烛的火焰长度迅速缩短。

其次来观测运动的现象：当落体室自由下落时，重物P失重，ab段连结接点2＇，室体中控制平行放置在承托面的弹簧枪的电磁铁Z₁断电，弹簧枪被释放推动观测物23在承托面上运动，可看到观测物作匀速直线运动，表明原与运动体相接触的承托面在失重状态时对被观测物的摩擦阻力消失。

Claims

1．一种微重力实验仪，包括导轨、升降机、释放器、电缆、落体室、电视监测系统。具体结构是：放有被观测物的落体室上方中部的吊环，挂予升降机下面释放器的电磁挂钩上，释放器由升降机经电缆牵引可沿升降机下面竖立的两导轨上下滑动，电缆也与释放器的电磁挂钩相接通，当电缆断电时，电磁挂钩松开释放落体室，落体室上固定有电视监测系统，用于观测记录物体在落体室中的物性与运动规律，它包括摄像头，电视调制器、信号发射器及其供电电池，其特征是释放器上固定有轴心相叠，轴心连线在水平上的两磁体，两磁体具有相同的磁场方向；落体室上也固定有一磁体，当落体室挂在释放器的电磁挂钩上时，落体室上的磁体正好置于释放器两磁体之间，其磁场方向与释放器两磁体磁场方向相反。

2．根据权利要求1所述的微重力实验仪，其特征是升降机下面竖立的导轨也兼作接收天线，采用金属材料制成的导轨上下两端装上绝缘板，两导轨分别连接电视、电信传输同轴电缆的两线，电视、电信传输同轴电缆的另一端可连结电视机或计算机。

3．根据权利要求1、2所述的微重力实验仪，其特征是在落体室正下方置有一减振器。