KR20120094646A - 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치 - Google Patents

마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120094646A
KR20120094646A KR1020110014037A KR20110014037A KR20120094646A KR 20120094646 A KR20120094646 A KR 20120094646A KR 1020110014037 A KR1020110014037 A KR 1020110014037A KR 20110014037 A KR20110014037 A KR 20110014037A KR 20120094646 A KR20120094646 A KR 20120094646A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ball
motor
speed
rotation
wind generator
Prior art date
Application number
KR1020110014037A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101261326B1 (ko
Inventor
이서영
Original Assignee
이서영
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이서영 filed Critical 이서영
Priority to KR1020110014037A priority Critical patent/KR101261326B1/ko
Publication of KR20120094646A publication Critical patent/KR20120094646A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101261326B1 publication Critical patent/KR101261326B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/08—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for statics or dynamics
    • G09B23/12—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for statics or dynamics of liquids or gases
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

본 발명은 마그누스 효과의 수치적인 검증에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공의 회전속도와 회전방향 및 공기의 흐름속도에 따라 실험장치 저울의 수치적인 무게 변화를 통하여 마그누스 효과를 알 수 있는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치에 관한 것이다.
종래에 공에 나타나는 마그누스 효과는 회전하는 야구공의 이동변화, 골프공의 이동변화, 테니스공의 이동변화, 축구공의 이동변화를 이용하여 흐르는 공기속에서 회전하면서 이동하는 공의 방향 변화가 생긴다는 것을 시각적으로 설명하거나, 공에 바람을 불게 하여 공기 속으로 공이 이동하는 원리를 이용한 마그누스 효과를 실험하는 장치도 탁자 위의 공을 탁자와 수평으로 회전시키고 공의 회전축에 수직으로 정면에서 공기를 흐르게 하여 공이 좌우로 이동하는 것을 시각적으로 보이는 방법에 국한되어 있다.
본 발명은 공기 속을 회전하면서 이동하는 공을 실현하기 위하여 공의 회전이 양방향으로 가능하게 하면서 공의 회전속도를 일정하게 유지시킬 수도 있고 변화도 가능하게 하면서 공의 회전축에 수직한 방향으로 공 두께 보다 넓은 범위의 면적에 균일한 압력의 공기를 여러 단계로 흐를 수 있게 하며 실험장치 하단에 저울을 설치하여 공이 회전하지 않거나 공기 흐름이 발생하지 않으면 저울의 무게 변화가 일어나지 않고 공 상단의 회전방향이 공기의 흐름방향 또는 반대방향이 되게 하면서 공 회전축의 수직방향으로 바람을 발생시키면 증가하거나 감소하는 저울의 수치적인 무게 변화로 실험장치에 중력 외의 또 다른 힘인 마그누스 효과에 의한 마그누스 힘이 공에 작용한다는 것을 베르누이의 정리에 의하여 알 수 있다. 따라서 회전하면서 이동하는 공은 공기 속에서 마그누스 효과가 발생하고 있음을 저울의 수치적인 변화를 통하여 알 수 있는 것을 특징으로 하는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치에 대한 것이다.

Description

마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치{Experimental Apparatus to Prove the Magnus Effect Numerically}
본 발명은 마그누스 효과의 수치적인 검증에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공의 회전속도와 회전방향 및 공기의 흐름속도에 따라 실험장치 저울의 수치적인 무게 변화를 통하여 마그누스 효과를 알 수 있는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치에 관한 것이다.
종래에 공에 나타나는 마그누스 효과는 회전하는 야구공의 이동변화, 골프공의 이동변화, 테니스공의 이동변화, 축구공의 이동변화를 이용하여 흐르는 공기속에서 회전하면서 이동하는 공의 방향 변화가 생긴다는 것을 시각적으로 설명하거나, 공에 바람을 불게 하여 공기 속으로 공이 이동하는 원리를 이용한 마그누스 효과를 실험하는 장치도 탁자 위의 공을 탁자와 수평으로 회전시키고 공의 회전축에 수직으로 정면에서 공기를 흐르게 하여 공이 좌우로 이동하는 것을 시각적으로 보이는 방법에 국한되어 있다.
따라서, 마그누스 효과를 수치적으로 검증하기 위해서는 공의 회전속도와 회전방향 및 공기의 흐름속도에 따라 마그누스 효과에 의한 힘의 수치적인 변화를 확인할 수 있는 실험장치가 필요하다. 이러한 점을 해결하기 위해서 공의 회전방향의 조정이 가능하고 회전속도도 일정하게 유지시킬 수도 있고 변화시킬 수도 있으며 공기의 흐름속도도 조절이 가능하여 공이 회전하면서 공의 회전축에 수직으로 바람을 발생시키면 공의 회전방향, 회전속도 및 공기의 흐름속도에 따라 마그누스 효과가 생긴다는 것을 수치적으로 입증하는 것이 필요하다.
본 발명은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 공의 회전속도와 회전방향 및 공기의 흐름속도에 따라 실험장치 저울의 수치적인 무게 변화를 통하여 마그누스 효과를 알 수 있는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치를 구성하는 것을 목적으로 한다.
이 발명이 이루고자 하는 기술은,
공기 속을 회전하면서 이동하는 공을 실현하기 위하여 공의 회전이 양방향으로 가능하게 하면서 공의 회전속도를 일정하게 유지시킬 수도 있고 변화도 가능하게 하면서 공의 회전축에 수직한 방향으로 공 두께 보다 넓은 범위의 면적에 균일한 압력의 공기를 여러 단계로 흐를 수 있게 하며 실험장치 하단에 저울을 설치하여 공이 회전하지 않거나 공기 흐름이 발생하지 않으면 저울의 무게 변화가 일어나지 않으며 공 상단의 회전방향이 공기의 흐름방향 또는 반대방향이 되게 하면서 공 회전축의 수직방향으로 바람을 발생시키면 증가하거나 감소하는 저울의 수치적인 무게 변화로 실험장치에 중력 외의 또 다른 힘인 마그누스 효과에 의한 마그누스 힘이 공에 작용한다는 것을 베르누이의 정리에 의하여 알 수 있다. 따라서 회전하면서 이동하는 공은 공기 속에서 마그누스 효과가 발생하고 있음을 저울의 수치적인 변화를 통하여 입증하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공 상단의 회전방향이 공기의 흐름방향 또는 반대방향이 되게 하면서 공 회전축의 수직방향으로 바람을 발생시키면 공의 회전속도와 공기의 흐름속도에 따라 변화하는 실험장치 저울의 무게를 통하여 마그누스 효과가 일어나고 있음을 수치적으로 알 수 있게 함으로써 마그누스 효과라는 물리현상을 쉽게 이해시킬 수 있는 과학 교육 기자재로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명 장치의 마그누스 효과 측정 실험장치 부분에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명 장치의 바람 발생장치 부분에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명 장치의 실험 동작의 일부분으로 공 상단에서의 회전이 공기의 흐름방향과 동일한 방향일 때, 공의 회전속도를 저속에 놓고 공기의 흐름속도인 바람속도를 저속, 중속, 고속으로 변화시켜 실험하는 흐름도이다.
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치(1)는 도 2의 마그누스 효과 측정 실험장치(100)와 도 3의 바람 발생장치(200)로 구성된다.
도 2에서, 마그누스 효과 측정 실험장치(100)는 원형 막대(104)를 통하여 공(103)을 회전시키는 모터(101), 모터(101)와 원형 막대(104)를 진동 공차 없이 연결시키는 커플링(102), 마그누스 효과를 입증하기 위한 360도 대칭 구조의 공(103), 베어링 기둥(108)과의 연결을 도와주고 원형 막대(104)가 마찰없이 회전할 수 있도록 도와주는 베어링(105), 모터(101)의 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수제(106), 모터(101)를 지탱하고 공(103) 회전시에 흔들림 없이 원형 막대(104)의 수평을 유지하는 높이를 지닌 모터 기둥(107), 원형 막대(104)를 지탱하고 공(103) 회전시에 흔들림 없이 원형 막대(104)의 수평을 유지하는 높이를 지닌 베어링 기둥(108), 모터제어보드(110)에 전원을 공급하여 모터를 회전시키는 건전지(109), 공(103)의 회전방향과 회전속도를 조절하기 위한 모터제어보드(110), 모터제어보드(110)의 전원을 온/오프 시키는 전원스위치(110a), 공(103)의 회전방향을 조절하는 방향스위치(110b), 공(103)의 회전속도를 저속/중속/고속으로 조절하는 속도스위치(110c), 모터 기둥(107)과 베어링 기둥(108)을 받치면서 평탄도 공차 없이 공(103) 회전이 가능하도록 하는 밑판(111), 공(103) 회전시에 밑판이 전자저울(103)에서 움직이지 않도록 고정시키는 조임쇠(112), 마그누스 효과를 수치적으로 입증하는데 사용되는 전자저울(113)로 구성된다.
도 3에서, 바람 발생장치(200)는 공 두께 보다 넓은 범위의 면적에 균일한 압력의 공기를 발생시켜 흐르는 공기속에 공(103)이 있는 것으로 만드는 바람 발생기(201), 바람 발생기(201) 중심축의 높이를 공(103) 중심축의 높이와 동일하게 조절하는 조임쇠 구조의 상하조절기(202), 바람 발생기(201)와 연결되어 바람 발생기(201)의 상하좌우를 조절하는데 사용되는 위치조절막대(203), 바람 발생기(201) 중심축과 공(103) 중심축이 동일하도록 바람 발생기(201) 중심축 좌우를 조절하는 조임쇠 구조의 좌우조절기(204), 위치조절막대(203)의 상하좌우로의 움직임이 가능하고 상하조절기(202)와 좌우조절기(204)를 이용하여 위치조절막대(203)를 고정시킬 수 있는 위치조절기둥(205), 바람 발생기(201)의 바람속도를 제어하는 바람속도 제어보드(206), 바람 발생기(201)의 바람속도를 저속/중속/고속으로 조절하는 바람속도 스위치(206a), 바람 발생시 바람 발생기(201)가 흔들리지 않도록 위치조절기둥(205)을 받치고 있는 바람 발생기 밑판(207), 바람 속도 제어보드(206)에 전원을 공급하여 바람 발생기(201)를 동작시키기 위한 AC 220V 전원코드(208)로 구성된다.
도 4는 구현하고자 하는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치의 실험 동작의 일부분으로 공 상단에서의 회전이 공기의 흐름방향과 동일한 방향일 때, 공의 회전속도를 저속으로 놓고 공기의 흐름속도인 바람속도를 저속/중속/고속으로 변화시켜 실험하는 흐름도이다. 1단계는 공(103) 회전과 바람 발생기(201)가 동작하지 않을 때이고 2단계는 공(103)의 회전만 있고 바람 발생기(201)는 동작하지 않을 때이고 3단계는 공(103)의 회전은 없고 바람 발생기(201)만 동작할 때이며 4단계는 공(103)이 회전하고 바람 발생기(201)도 동작할 때이다.
도 1과 도 2 및 도 3을 참조하여 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치(1)의 실험 동작을 설명하면, 모터제어보드(110)의 방향 스위치(110b)를 공(103) 상단에서의 회전방향과 바람 발생기(201)의 바람 부는 방향이 같은 방향인 정방향 표시로 연결하여, 1단계에서는 공(103)과 바람 발생기(201)가 동작하지 않도록 모터제어보드(110)의 속도 스위치(110c)와 바람속도 조절보드(206)의 바람속도 스위치(206a)를 오프시켜서 마그누스 효과를 입증하기 위한 기준 무게로 사용될 마그누스 효과 측정 실험장치(100)의 무게를 전자저울(113)로 측정하고 2단계에서는 모터제어보드(110)의 속도 스위치(110c)를 저속에 연결하여 공(103)의 회전만 있을 때의 마그누스 효과 측정 실험장치(100)의 무게를 전자저울(113)로 측정한다. 3단계에서는 바람 발생기(201)의 바람속도 스위치(206a)를 저속으로 하여 바람만 발생할 때의 마그누스 효과 측정 실험장치(100)의 무게를 전자저울(113)로 측정하고 4단계에서는 2단계의 공과 3단계의 바람속도에서의 마그누스 효과 측정 실험장치(100)의 무게를 전자저울(113)로 측정한다. 바람 발생기(201)의 바람속도를 중속과 고속으로 각각 증가시켜서 1단계에서 4단계까지를 반복하며, 공(103)의 회전속도가 중속과 고속일 때도 동일한 방법으로 실험한다.
모터제어보드(110)의 방향 스위치(110b)를 공(103) 상단에서의 회전방향과 바람 발생기(201)의 바람 부는 방향이 반대방향인 역방향 표시로 연결하고 방향 스위치(110b)가 정방향 표시일 때와 동일한 방법으로 실험하여 마그누스 효과 측정 실험장치(100)의 무게를 전자저울(113)로 각각 측정한다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치
100 : 마그누스 효과 측정 실험장치
200 : 바람 발생장치
101 : 모터 103 : 공
110 : 모터제어보드 113 : 전자저울
201 : 바람 발생기 206 : 바람속도제어보드

Claims (2)

  1. 공의 회전과 방향을 위한 모터, 모터 회전을 공에 전달시키는 원형 막대, 모터와 원형 막대를 연결시키는 커플링, 360도 대칭 구조의 공, 원형 막대가 마찰없이 회전할 수 있도록 도와주는 베어링, 모터의 진동을 흡수하는 진동 흡수제, 모터제어보드에 전원을 공급하여 모터를 회전시키는 건전지, 공의 회전방향과 회전속도를 조절하기 위한 모터제어보드, 마그누스 효과를 수치적으로 입증하는데 사용되는 전자저울을 중요 구성 요소로 갖추면서 전자저울의 밑 부분을 제외하고 외부 물체와 닿는 부분이 없는 독립적인 구조로 되어 있는 마그누스 효과 측정 실험장치와 공 두께 보다 넓은 범위의 면적에 균일한 압력의 공기를 발생시켜 흐르는 공기속에 공이 있는 것으로 만드는 바람 발생기, 바람 발생기의 상하좌우의 위치조절이 가능한 조임쇠 구조의 상하조절기 및 좌우조절기, 바람 발생기와 연결되어 바람 발생기의 상하좌우를 조절하는데 사용되는 위치조절막대, 상하조절기와 좌우조절기를 이용하여 위치조절막대를 움직이거나 고정시킬 수 있는 위치조절기둥, 바람 발생기의 바람속도를 제어하는 바람속도 제어보드를 중요 구성 요소로 갖춘 바람 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치.
  2. 제 1항에 있어서, 공 상단에서의 회전방향과 바람 발생기의 바람 부는 방향이 같을 때와 반대일 때에 따라, 공 회전과 바람 발생기가 동작하지 않는 때의 전자저울 측정 값과 공의 회전만 있고 바람 발생기는 동작하지 않을 때의 전자저울 측정 값과 공의 회전은 없고 바람 발생기만 동작할 때의 전자저울 측정 값 및 공도 회전하고 바람 발생기도 동작할 때의 전자저울의 값의 차이로 마그누스 효과에 의한 마그누스 힘이 중력방향과 동일한 방향 또는 반대방향으로 작용함을 전자저울의 수치적인 변화로 입증할 수 있는 것을 특징으로 하는 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치.


KR1020110014037A 2011-02-17 2011-02-17 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치 KR101261326B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014037A KR101261326B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110014037A KR101261326B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120094646A true KR20120094646A (ko) 2012-08-27
KR101261326B1 KR101261326B1 (ko) 2013-05-10

Family

ID=46885454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110014037A KR101261326B1 (ko) 2011-02-17 2011-02-17 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101261326B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207949A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种摆动旋转柱体水动力实验装置
CN114414200A (zh) * 2021-12-29 2022-04-29 哈尔滨工程大学 一种基于马格努斯效应的风洞实验装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110207949A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种摆动旋转柱体水动力实验装置
CN110207949B (zh) * 2019-06-25 2020-12-04 哈尔滨工程大学 一种摆动旋转柱体水动力实验装置
CN114414200A (zh) * 2021-12-29 2022-04-29 哈尔滨工程大学 一种基于马格努斯效应的风洞实验装置
CN114414200B (zh) * 2021-12-29 2023-09-29 哈尔滨工程大学 一种基于马格努斯效应的风洞实验装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101261326B1 (ko) 2013-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206853748U (zh) 一种物理实验用升降台
KR20120094646A (ko) 마그누스 효과를 입증하는 수치적 실험장치
CN202711544U (zh) 重力加速度实验装置和系统
CN205680336U (zh) 一种物理力学实验装置
CN202994370U (zh) 一种测试主机
CN202003547U (zh) 科里奥利力演示仪
CN204143705U (zh) 验证弹性碰撞的动量守恒和机械能守恒的双单摆实验装置
CN202661065U (zh) 一种便携的自动水平仪
CN107945630A (zh) 一种具有角度调节功能的高中物理课堂用的斜面演示装置
CN208704749U (zh) 一种用于建筑梁红外线水平测量仪
CN103869835A (zh) 基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置
CN213274261U (zh) 激光投线仪
CN206177987U (zh) 角度加速度测量仪
RU2663008C1 (ru) Учебный прибор
CN202632598U (zh) 能量和动量守恒验证试验仪
CN201463879U (zh) 经纬仪三脚架
CN104575189B (zh) 验证运动学公式的轨道装置
CN103971566A (zh) 圆周运动综合实验平台
CN205487021U (zh) 一种测定滑动摩擦力的演示装置
CN105486327B (zh) 微机械陀螺测试用角速度发生装置
CN206236332U (zh) 一种多用途中学物理实验测速装置
CN210015588U (zh) 一种抛体运动演示仪
CN211738527U (zh) 一种三轴调平装置
CN206757968U (zh) 一种单摆球实验仪
CN106379564A (zh) 航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee