一種立體科氏加速度演示儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種立體科氏加速度演示儀，包括水平放置的底盤，底盤的中心部位設(shè)有立軸，并部分向下端延伸連接有主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；底盤上設(shè)有相對稱的立柱，立柱上水平安裝橫軸，兩端向立柱外延伸，其中一端連接有次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，橫軸上安裝隨橫軸一起轉(zhuǎn)動的并可沿橫軸軸向運(yùn)動的偏心輪；所述的立柱的頂端還設(shè)有燈泡，立柱的內(nèi)側(cè)設(shè)有控制燈泡的開關(guān)，并與可觸碰到開關(guān)的偏心輪相對。本實(shí)用新型通過偏心輪撞擊開關(guān)使小燈亮，現(xiàn)象明顯，可操作性比較強(qiáng)，誤差較小，有利于學(xué)生生動直觀理解科氏加速度；另外，本裝置設(shè)計(jì)體積較小、重量較輕，方便學(xué)生操作，操作十分簡單，且成本低。
【專利說明】—種立體科氏加速度演示儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種立體科氏加速度演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002]科氏加速度是理論力學(xué)運(yùn)動學(xué)部分的一個(gè)重要概念，在計(jì)算剛體牽連運(yùn)動為定軸轉(zhuǎn)動的加速度時(shí)具有重要應(yīng)用，在宏觀表現(xiàn)上體現(xiàn)為科里奧利力。地球轉(zhuǎn)動時(shí)河水沖刷河岸的現(xiàn)象就是一個(gè)典型例子，在實(shí)際生產(chǎn)生活中，炮彈、航天器軌跡的計(jì)算，復(fù)雜機(jī)床內(nèi)部計(jì)算都需要用到這個(gè)概念。
[0003]由理論力學(xué)點(diǎn)的合成運(yùn)動可知牽連運(yùn)動為轉(zhuǎn)動時(shí)便會產(chǎn)生科氏加速度?？剖霞铀俣闰?yàn)儀按運(yùn)動物體的類型分為:機(jī)械帶式和流體式兩種；再按牽連運(yùn)動和相對運(yùn)動所在的運(yùn)動面劃分為:平面機(jī)械帶式和平面流體式、立體機(jī)械帶式和立體流體式?，F(xiàn)有的科氏加速度(或慣性力)實(shí)驗(yàn)儀主要是平面的，即相對運(yùn)動和牽連運(yùn)動均在同一平面內(nèi)，主要用于演示沿地球赤道線方向或平行于赤道線方向向東或向西運(yùn)動物體受科氏加速度作用的狀態(tài)，或演示類似于以上運(yùn)動的運(yùn)動。
[0004]目前市場上的類似教具很少見，多是各大高校自主開發(fā)且用于本校不對外出售，如南航的旋轉(zhuǎn)滑塊平臺、寧夏大學(xué)的帶式系統(tǒng)和流水立體系統(tǒng)；同時(shí)這些器材體積巨大，單價(jià)相對較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)體積較小、重量較輕，操作簡單，且成本低的立體科氏加速度演示儀。
[0006]本實(shí)用新型所述的一種立體科氏加速度演示儀，包括水平放置的底盤，底盤的中心部位設(shè)有立軸，并部分向下端延伸連接有主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；底盤上設(shè)有相對稱的立柱，立柱上水平安裝橫軸，兩端向立柱外延伸，其中一端連接有次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，橫軸上安裝隨橫軸一起轉(zhuǎn)動的并可沿橫軸軸向運(yùn)動的偏心輪；所述的立柱的頂端還設(shè)有燈泡，立柱的內(nèi)側(cè)設(shè)有控制燈泡的開關(guān)，并與可觸碰到開關(guān)的偏心輪相對。
[0007]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第一電機(jī)相連接的第一大齒輪、依次與第一大齒輪相嚙合的第一小齒輪、第二小齒輪以及與立軸相連接的第二大齒輪構(gòu)成；所述的第一電機(jī)連接有第一電源。
[0008]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第二電機(jī)相連接的第一帶輪、與橫軸相連接的第二帶輪以及將兩者連接在一起的傳動帶構(gòu)成；所述的第二電機(jī)連接有第二電源。
[0009]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的第二電源與第二電機(jī)位于兩個(gè)立柱之間的底盤上。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過偏心輪撞擊開關(guān)使小燈亮，現(xiàn)象明顯，可操作性比較強(qiáng)，誤差較小，有利于學(xué)生生動直觀理解科氏加速度；另外，本裝置設(shè)計(jì)體積較小、重量較輕，方便學(xué)生操作，操作十分簡單，且成本低。【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種立體科氏加速度演示儀，包括水平放置的底盤8，底盤8的中心部位設(shè)有立軸7，并部分向下端延伸連接有主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，帶動底盤8運(yùn)動；底盤8上設(shè)有相對稱的立柱9，立柱9上水平安裝橫軸15，兩端向立柱外延伸，其中一端連接有次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，帶動橫軸15運(yùn)動；所述的橫軸15上安裝隨橫軸15 —起轉(zhuǎn)動的并可沿橫軸15軸向運(yùn)動的偏心輪16 ;所述的立柱9的頂端還設(shè)有燈泡17，立柱9的內(nèi)側(cè)設(shè)有控制燈泡的開關(guān)18，并與偏心輪16相對。
[0014]所述的主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第一電機(jī)2相連接的第一大齒輪3、依次與第一大齒輪3相嚙合的第一小齒輪4、第二小齒輪5以及與立軸7相連接的第二大齒輪6構(gòu)成；所述的第一電機(jī)2連接有第一電源I。
[0015]所述的次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第二電機(jī)11相連接的第一帶輪12、與橫軸15相連接的第二帶輪14以及將兩者連接在一起的傳動帶13構(gòu)成；所述的第二電機(jī)11連接有第二電源10。
[0016]所述的第二電源10與第二電機(jī)11位于兩個(gè)立柱9之間的底盤8上。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理是:主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)通過立軸帶動底盤轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生繞Z坐標(biāo)軸的角速度；次圓周運(yùn)動部分位于底盤上面，跟隨底盤一起以角速度繞Z坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動；次圓周運(yùn)動部分的電機(jī)帶動小帶輪轉(zhuǎn)動，小帶輪通過傳動帶帶動帶輪轉(zhuǎn)動，帶輪帶動橫軸轉(zhuǎn)動，最后橫軸帶動中間的偏心輪轉(zhuǎn)動，偏心輪在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生了瞬時(shí)速度，消除離心力的影響后會產(chǎn)生沿橫軸的向左或向右的加速度，從而產(chǎn)生科里奧利力，這個(gè)力使偏心輪向左或向右移動；現(xiàn)象顯示部分主要由二個(gè)小燈開關(guān)，二個(gè)小燈組成，當(dāng)偏心輪向左或向右移動時(shí)，觸碰小燈開關(guān)，小燈亮，由此證明了科氏加速度的存在。
[0018]為了消除離心力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，采取了一些措施，具體做法:打開主圓周運(yùn)動部分開關(guān)，使底盤繞Z軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生角速度，由于角速度的影響，在偏心輪上產(chǎn)生了一個(gè)離心力矩。此時(shí)通過控制偏心輪的重心和立軸與偏心輪的摩擦力，使偏心輪不受離心力的影響，即表現(xiàn)為偏心輪不發(fā)生任何位移；這樣證明一定誤差對科氏加速度演示實(shí)驗(yàn)不產(chǎn)生影響。
[0019]本實(shí)用新型提供了一種立體科氏加速度演示儀，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方法，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種立體科氏加速度演示儀，其特征在于:包括水平放置的底盤(8)，底盤(8)的中心部位設(shè)有立軸(7)，并部分向下端延伸連接有主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)；底盤(8)上設(shè)有相對稱的立柱(9 )，立柱(9 )上水平安裝橫軸(15 )，兩端向立柱(9 )外延伸，其中一端連接有次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，橫軸(15)上安裝隨橫軸(15) —起轉(zhuǎn)動的并可沿橫軸(15)軸向運(yùn)動的偏心輪(16);所述的立柱(9 )的頂端還設(shè)有燈泡(17 )，立柱(9 )的內(nèi)側(cè)設(shè)有控制燈泡的開關(guān)(18 )，并與可觸碰到開關(guān)(18)的偏心輪(16)相對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體科氏加速度演示儀，其特征在于:所述的主圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第一電機(jī)(2)相連接的第一大齒輪(3)、依次與第一大齒輪(3)相哨合的第一小齒輪(4)、第二小齒輪(5)以及與立軸(7)相連接的第二大齒輪(6)構(gòu)成；第一電機(jī)(2)連接有第一電源(O。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體科氏加速度演示儀，其特征在于:所述的次圓周轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)由與第二電機(jī)(11)相連接的第一帶輪(12)、與橫軸(15)相連接的第二帶輪(14)以及將兩者連接在一起的傳動帶(13)構(gòu)成；第二電機(jī)(11)連接有第二電源(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體科氏加速度演示儀，其特征在于:所述的第二電源(10)與第二電機(jī)(11)位于兩個(gè)立柱(9)之間的底盤(8)上。
【文檔編號】G09B23/08GK203812451SQ201420202731
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】劉亞鵬, 楊陽, 王猛, 嚴(yán)彥, 張棟, 陳飛, 王立杰 申請人:南京林業(yè)大學(xué)