[实用新型]车辆弯道平衡实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验装置，尤其涉及一种用于车辆弯道平衡现象的实验装置。

背景技术

火车、汽车等交通工具转弯时，由于惯性的存在，车辆保持着向前的力，要想让其转向，必须提供一个“向心力”，否则将越出轨道之外出现翻车事故。将拐弯处的轨道或路面设计成外高内低，有一定的倾斜度，用来抵消转弯时的“离心力”。这样只要解决了车辆转弯线路半径，通过速度，路面高度这三者的相互关系，就能保证车辆安全通过弯道。如图1所示，车身所需的向心力由路面支持力N和车身重力G的合力F来提供。设车的转弯半径为r，该处路面高为h，弯道处路面的倾斜角度为θ，则有：

hr=FG---(1)]]>

即hr=mω2rmg---(2)]]>

可以得到车辆转弯线路半径、通过速度、路面高度三者的关系为

h=ω2gr2---(3)]]>

式中m为车辆质量，g为重力加速度，ω为车辆转弯的角速度。

车辆通过弯道时的速度V与转弯半径及路面的倾斜角度之间的关系为

h＝rtgθ(4)

V＝rω(5)

可见当车辆以一定的角速度ω转弯时，h正比于转弯半径r的平方，即路面或轨道之横断面应该呈抛物线形。当车辆转弯半径、路面倾斜角度一定，车辆以rω的速度运行，车辆是平衡的。本发明的车辆弯道平衡演示装置及方法就是演示这一规律的。通过分析计算及实验验证，既可以作为物理教学中重要的实验装置，又可以为工程设计、车辆运行的安全速度设计等提供依据。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种车辆弯道平衡实验装置，以便于演示车辆的向心力与运动的平衡关系。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

车辆弯道平衡实验装置，包括：转盘1、抛物线板2、车辆模板3、支撑木条4、滑槽5、转轴孔6、光电门7、挡光片8、底座9；

所述的抛物线板2，上表面为按着转盘1的半径以及旋转的角速度与路面高度的关系计算出来的抛物面，在水平和垂直方向均具有刻度尺，抛物面顶部设有滑槽5，车辆模板3的底部圆柱形突起嵌入滑槽5内部，抛物线板2下表面固定在转盘1上，随转盘1一起转动。

所述的车辆模板3，下边缘为圆柱面，两边突出圆柱形嵌入滑槽5内部后，可以在抛物线板2上自由转动。

所述的支撑木条4下部为丁字形，嵌入抛物线板2上的滑槽5内，用于支撑车辆模板3，可以将车辆模板3立在滑槽上的任意位置处。

所述的车辆弯道平衡实验装置使用时，还需另备直流电机一台，其参数为：

电压：直流48V～300V，转速800～5000转/分钟，重量2200克，功率200W。

电机长为146mm，直径为77mm，电机的轴径8mm，伸出轴长为14mm。

直流调速器一台，其参数为：

型号TDGC-0.5，功率500W，调速范围从零开始，直至仪器最大转速。