專(zhuān)利名稱(chēng)：伯努利方程原理演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理教具，尤其是演示伯努利方程原理的物理教具。
流體力學(xué)是物理學(xué)的重要學(xué)科之一，研究流體的流動(dòng)，是一門(mén)復(fù)雜的學(xué)問(wèn)，學(xué)習(xí)與掌握理想流體的定常流動(dòng)，了解流體力學(xué)的基本規(guī)律對(duì)青年學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)知識(shí)具有現(xiàn)實(shí)的意義，為此在全日制普通高級(jí)中學(xué)(試驗(yàn)修訂本·必修)《物理》第1冊(cè)第8章機(jī)械能中新增加了一節(jié)《伯努利方程》，但在教材中僅列出用倒置漏斗吹乒乓球及從平行豎放的兩張紙中吹氣的小實(shí)驗(yàn)，并未引入伯努利方程。
本實(shí)用新型旨在提供一種直觀、方便、有趣地演示伯努利方程原理的物理教具。
伯努利方程原理演示器設(shè)有水泵、容器、水管、弧形盤(pán)、噴水嘴和小球，水泵置于容器內(nèi)，弧形盤(pán)置于容器的上部，噴水嘴置于弧形盤(pán)的中心，水管的兩端分別接水泵出水口和噴水嘴的入水口，弧形盤(pán)還設(shè)有漏水孔。
使用時(shí)，水泵接通電源，從噴水嘴可噴出水柱，當(dāng)小球從噴水嘴的側(cè)邊靠近水柱時(shí)，由于水柱邊的氣體流速大、壓強(qiáng)小，根據(jù)伯努利方程P+1/2ρV2+ρgh＝常量(其中P為流體壓強(qiáng)，ρ為流體密度，g為重力加速度，h為流體所在處的高度)，小球會(huì)立即被周?chē)鷼怏w壓到水柱上，在水的粘滯作用力、水柱的沖擊力等的作用下，小球會(huì)沿水柱上升。當(dāng)它達(dá)到一定高度時(shí)，在豎直方向上，小球在水的粘滯作用力、水柱的沖擊力、重力、空氣阻力等因素的共同作用下，處于平衡狀態(tài)(勻速轉(zhuǎn)動(dòng))，并停留在某一高度上。噴出水柱的初速越大，形成的水柱越高，小球停留的高度也越高。在水平方向上，根據(jù)伯努利原理，小球與水柱接觸部分附近的空氣流速大、壓強(qiáng)?。欢鴽](méi)有與水柱接觸部分空氣的流速小、壓強(qiáng)大。小球會(huì)被壓在水柱上而不被沖開(kāi)，而是在水柱(噴泉)頂部的側(cè)面旋轉(zhuǎn)。
如果由于某種擾動(dòng)(如風(fēng)，水流變化等)使小球從水柱上掉下，由于弧形盤(pán)的結(jié)構(gòu)形狀，會(huì)使小球彈跳到水柱邊或沿盤(pán)底滾到水柱邊，均會(huì)再次被吸上水柱。從水柱上落下的水其絕大部分將落到弧形盤(pán)中，它會(huì)帶動(dòng)小球向中心的水柱靠近，這些水從噴水嘴邊的漏水孔流入盛水容器，供循環(huán)使用。
顯然，與已有實(shí)驗(yàn)相比，本演示器的優(yōu)點(diǎn)是1、能連續(xù)、方便、直觀、有趣地演示小球停留在噴泉水柱側(cè)上方旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而生動(dòng)地說(shuō)明伯努利方程原理。
2、小球一旦下落，可以自動(dòng)地沿水柱再次上升，可反復(fù)持久地進(jìn)行演示。
3、由于水是循環(huán)使用的，只要有一桶水就可以使用很久，無(wú)須自來(lái)水等水源。絕大部分噴出的水會(huì)回流到容器中，而不會(huì)到處亂噴，弄濕地板，節(jié)約了用水。
4、只要將小球放入弧形盤(pán)中，實(shí)驗(yàn)即可成功，避免了水流噴實(shí)驗(yàn)者的情況，方便了實(shí)驗(yàn)。
5、用電功率很小、省電。水柱即使不十分垂直于水平面，也能演示，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)的各方面條件要求不高，不必調(diào)整水平與垂直等等，實(shí)驗(yàn)很容易成功。
6、用兩個(gè)不同顏色的小球放入盤(pán)中，還可以表演它們的相互撞擊，比賽看誰(shuí)最后被擊出盤(pán)外，十分有趣，寓學(xué)習(xí)于游戲中。


圖1為伯努利方程原理演示器的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為弧形盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為噴水嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為噴水嘴的另一形式的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如
圖1所示，伯努利方程原理演示器設(shè)有水泵1、容器2、水管3、弧形圓盤(pán)4、噴水嘴5和乒乓球6。水泵1置于容器2內(nèi)，弧形圓盤(pán)4(參見(jiàn)圖2)的底部置于容器2上部，弧形圓盤(pán)4的底部中心固設(shè)噴水嘴5，噴水嘴5的噴口可位于弧形圓盤(pán)4底部中心的上方(參見(jiàn)圖3)，也可位于下方(參見(jiàn)圖4)，水管3的兩端分別接水泵1的出水口7和噴水嘴5的入水口8。對(duì)于圖3的結(jié)構(gòu)形式，噴水嘴5可由螺母9直接緊固在弧形圓盤(pán)中心。對(duì)于圖4的結(jié)構(gòu)形式，噴水嘴5可由螺母10緊固在固定支架11上，固定支架11再固定在弧形圓盤(pán)4的底部。在弧形圓盤(pán)4的中心側(cè)，可設(shè)至少1個(gè)漏水孔12(參見(jiàn)圖2)?；⌒螆A盤(pán)4的底部可設(shè)加強(qiáng)筋13。
權(quán)利要求1.伯努利方程原理演示器，其特征在于設(shè)有水泵、容器、水管、弧形盤(pán)、噴水嘴和小球，水泵置于容器內(nèi)，弧形盤(pán)置于容器的上部，噴水嘴置于弧形盤(pán)的中心，水管的兩端分別接水泵出水口和噴水嘴的入水口，弧形盤(pán)還設(shè)有漏水孔。
2.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于所說(shuō)的弧形盤(pán)為弧形圓盤(pán)。
3.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于所說(shuō)的小球?yàn)槠古仪颉?br> 4.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于噴水嘴的噴口位于弧形盤(pán)底部中心的上方或位于下方。
5.如權(quán)利要求4所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于噴水嘴由螺母直接緊固在弧形盤(pán)中心或由螺母緊固在固定支架上，固定支架再固定在弧形盤(pán)的底部。
6.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于在弧形盤(pán)的中心側(cè)設(shè)至少1個(gè)漏水孔。
7.如權(quán)利要求1所述的伯努利方程原理演示器，其特征在于弧形盤(pán)的底部設(shè)加強(qiáng)筋。
專(zhuān)利摘要涉及一種物理教具，尤其是演示伯努利方程原理的物理教具。設(shè)有水泵、容器、水管、弧形盤(pán)、噴水嘴和小球，水泵置于容器內(nèi)，弧形盤(pán)置于容器的上部，噴水嘴置于弧形盤(pán)的中心，水管的兩端分別接水泵出水口和噴水嘴的入水口，弧形盤(pán)還設(shè)有漏水孔?？蛇B續(xù)、直觀、方便地演示伯努利方程原理，寓學(xué)習(xí)于游戲中，設(shè)備簡(jiǎn)單、省電。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2543160SQ0223646
公開(kāi)日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者林宇翀, 練仰賢 申請(qǐng)人:林宇翀, 練仰賢