二維磁懸浮動力學實驗儀的製作方法
2023-05-15 10:06:31
二維磁懸浮動力學實驗儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種二維磁懸浮動力學實驗儀，包括磁性載臺，磁性載臺固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對載臺上表面進行攝像的攝像頭，磁性載臺上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺上；磁性載臺上固定有將碰撞演示樣品的運動範圍限制在一定的範圍內的圍欄，圍欄內部上方固定有線圈，圍欄側面設有給碰撞演示樣品提供動力的擊發裝置。本發明結構合理，使用方便，實驗時幾乎沒有摩擦，噪聲很小。
【專利說明】二維磁懸浮動力學實驗儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種二維磁懸浮動力學實驗儀。
【背景技術】
[0002]現有的動力學教學實驗都是在導軌上進行的，都是做一維的力學實驗，有的實驗儀器摩擦力較大，實驗時有噪聲。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種幾乎沒有摩擦，噪聲很小，能夠實施一維和二維動力學實驗的二維磁懸浮動力學實驗儀。
[0004]本發明的技術解決方案是:
一種二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:包括磁性載臺，磁性載臺固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對載臺上表面進行攝像的攝像頭，磁性載臺上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺上；磁性載臺上固定有將碰撞演示樣品的運動範圍限制在一定的範圍內的圍欄，圍欄內部上方固定有線圈，圍欄側面設有給碰撞演示樣品提供動力的擊發裝置。
[0005]所述磁性載臺包括底座，底座上設有內凹，內凹中固裝有磁性的磁體，內凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺底座由三點支撐，其中兩點為可調節形式，磁性載臺上配有一個水平儀。
[0006]磁性載檯面上配有帶刻度的網格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
[0007]在底座中全部磁體的外周設一個線圈，用以調節磁性載臺檯面上的磁場。
[0008]所述碰撞演示樣品用輕質不會影響磁場的材料，並在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體。
[0009]在磁性載臺檯面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿足不同實驗情況下碰撞演示樣品的運動軌跡和運動速度要求；軌道或彈簧裝置用不會影響周邊磁場的材料。
[0010]本發明結構合理，使用方便，實驗時幾乎沒有摩擦，噪聲很小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0012]圖1是本發明一個實例的結構示意圖。
[0013]圖2磁性載臺底座圖。
[0014]圖3是碰撞演示樣品示意圖。
【具體實施方式】
[0015]一種二維磁懸浮動力學實驗儀，包括磁性載臺1，磁性載臺固裝支架2，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對載臺上表面進行攝像的攝像頭3，磁性載臺上配有具有磁性的碰撞演示樣品4，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺上；磁性載臺上固定有將碰撞演示樣品的運動範圍限制在一定的範圍內的圍欄5，圍欄的外殼用不會影響磁場的材料，圍欄內部上方固定有線圈，用以在載臺上更好的控制演示樣品；圍欄側面設有給碰撞演示樣品提供動力的擊發裝置6(例如通過彈簧機構射出球體擊中碰撞演示樣品，使碰撞演示樣品具有動力)。
[0016]所述磁性載臺包括底座7，底座上設有內凹，內凹中固裝有磁性的磁體8，內凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺底座由三點支撐，其中兩點為可調節形式，磁性載臺上配有一個水平儀9。
[0017]磁性載檯面上配有帶刻度的網格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
[0018]在底座中全部磁體的外周設一個線圈，用以調節磁性載臺檯面上的磁場。
[0019]所述碰撞演示樣品用不會影響磁場的材料，並在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體10，可以更好的保持樣品平衡；演示樣品上有方向標識。
[0020]在磁性載臺檯面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿足不同實驗情況下碰撞演示樣品的運動軌跡和運動速度要求；軌道或彈簧裝置用不會影響周邊磁場的材料。
[0021]所述不會影響磁場的材料為塑料等。儀器外接一可以控制兩個線圈電流和照明燈的電源11。
[0022]底座中磁體分布均勻，磁體的規格一致，極性一致，如上方都為N極；樣品懸浮在載臺上時，樣品中小磁體下面的極性與載臺上面的極性相同，如都是N極；圍欄內部上方距載臺一定豎直距離可設線圈，通電後線圈下面的磁場極性和載臺上面的極性相反。
[0023]測速的實現:
載臺上帶有刻度網格；通過置於載臺上方的攝像機對載臺上質點或剛體的運動進行視頻錄製；任意取合適的兩巾貞視頻圖像(兩巾貞視頻圖像間的時間間隔已確定)，分析圖像獲得質點的位置(參照載臺臺面網格)或剛體的旋轉情況，從而可分別獲得質點的速度或剛體轉動角速度，從而得到其它相關物理量。
[0024]使用方法:
實驗準備時調節底座兩點高度配合水平儀使得載臺水平，通過對兩個線圈(圍欄內部上方固定的線圈及在底座中全部磁體外周的線圈)的調節使得演示樣品懸浮在載臺檯面上，打開照明燈和攝像頭，演示樣品通過擊發裝置提供動力，攝像頭攝製樣品運動或樣品間碰撞過程視頻，通過對視頻中幾個圖像中演示樣品的位置和載臺刻度網格的分析以及視頻各圖相之間的時間關係，便可獲取樣品速度，角速度等信息，從而可以得到其它相關的物理量，驗證相關的物理規律。
[0025]實驗時，打開照明燈，放置樣品的同時調節底座線圈電流，使演示樣品懸浮在載臺上，攝像頭開始工作，通過擊發裝置給演示樣品一定動力，演示樣品在載臺上做一定形式的運動或碰撞，攝像頭錄製演示樣品的運動過程視頻。
[0026]本實驗裝置可以涉及的實驗項目包括:質點碰撞、剛體碰撞、簡諧振動、牛頓定律、重力加速度、機械能守恆、多質點共同運動、圓弧運動等。
【權利要求】
1.一種二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:包括磁性載臺，磁性載臺固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對載臺上表面進行攝像的攝像頭，磁性載臺上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺上；磁性載臺上固定有將碰撞演示樣品的運動範圍限制在一定的範圍內的圍欄，圍欄內部上方固定有線圈，圍欄側面設有給碰撞演示樣品提供動力的擊發裝置。
2.根據權利要求1所述的二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:所述磁性載臺包括底座，底座上設有內凹，內凹中固裝有磁性的磁體，內凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺底座由三點支撐，其中兩點為可調節形式，磁性載臺上配有一個水平儀。
3.根據權利要求1所述的二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:磁性載檯面上配有帶刻度的網格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
4.根據權利要求2所述的二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:在底座中全部磁體的外周設一個線圈，用以調節磁性載臺檯面上的磁場。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:所述碰撞演示樣品用不會影響磁場的材料，並在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的二維磁懸浮動力學實驗儀，其特徵是:在磁性載臺檯面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿足不同實驗情況下碰撞演示樣品的運動軌跡和運動速度要求；軌道 或彈簧裝置用不會影響周邊磁場的材料。
【文檔編號】G09B23/10GK103606322SQ201310626906
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】楊曉華, 崔榮華, 鄭志榮, 王震 申請人:杭州大華儀器製造有限公司, 楊曉華, 崔榮華