[实用新型]模拟高空坠物测定收尾速度装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种落体速度测量设备，特别是涉及一种模拟高空坠物测定收尾速度装置。 

背景技术

近年来，高空坠物伤人的案例层出不穷。尤其在高楼林立的城市当中，高空坠物伤人的危害显得更加的突出。 

从物理学的角度来讲，物体从高空坠落，受重力的作用，物体会做近自由落体运动，速度会变得越来越快，同时又受空气阻力的影响，加速度越来越小，物体会最终加速到某一速度值，然后匀速下落，这个速度称为收尾速度。高空坠落的物体经过上述的运动过程之后，一般会具有很大的收尾速度。此时，这些物体就变得相当的危险。由动量定理可知物体的动量与物体的速度成正比，而当这些物体砸到人身上时速度在瞬间变为零，动量转化为力的作用施加到人身上。在这种状态下，即便只是轻如鸡蛋的小东西都可能对人产生致命的伤害。因此，如果能让大家方便了解高空坠物收尾速度的相应测速装置，就能给人们日常生活中随意向窗外抛物敲响警钟，以加强防范，避免许多高空坠物事故的发生；另外，跳伞和空投物资也需要参考高空坠物收尾速度实验数据。但是，现实中恰恰缺少方便实用的模拟高空坠物测定收尾速度装置为人们提供这些收尾速度数据。 

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种不受下落高程限制，方便实用的模拟高空坠物测定收尾速度装置。 

为实现上述目的，本实用新型模拟高空坠物测定收尾速度装置包括固装在支架上、底部配装调速风机或者通过气管联通调速气泵出风口的竖向透明风洞管，所述风洞管内由上至下依次间隔配置测风仪、隔离网、位于所述风洞管中心的定滑轮和匀流稳流装置；自位于所述风洞管外的高精度测力计引出的拉线、自风洞管上的侧孔引入后绕过所述定滑轮向下牵引被测坠物。如此设计，若风洞中被测物体在竖直向上的足够大的风力的作用下保持悬浮状态，即重力mg和阻力f刚好等大反向，则此时的风速的大小即为被测物体的收尾速度V_m，则阻力系数k就可以直接由公式(2-7)计算得出。若风洞中被测物体在竖直向上的风力不能使被测物体悬浮，则在某时刻某风速下，用测力计测量被测物体受到的竖直方 向上的拉力，竖直向上的风力大小可以任意控制，拉力的大小即为被测物体的质量和此时加速度的乘积ma＝F。然后在风力从0到收尾速度的逐渐增大的变化过程中，则测量出若干组F和v的关系，然后根据式(2-5)得出一条f-v²曲线，斜率k即为所需要的阻力系数。然后把k带入式(2-7)计算收尾速度。再根据数学中微积分的知识，就可以得出物体实际下落过程中的v-t、s-t、v-s关系曲线。这样就实现了测定物体下落的阻力系数和收尾速度，以及物体下落过程的所有状态。风洞管由有机玻璃材料制成的透明圆管，整个风洞的壁，风从下向上流动。被测物体：几何形状任意。但尺寸要小于管的内径。也就是测力计计数为0时，测风仪测得的风速就是收尾速度，不需要经过任何计算。其具有不受下落高程限制，方便实用的优点。 

作为优化，所述支架下端固装放置在地面或者固定在地面上的底座，所述支架为上中有上下两层管箍的塔形支架，所述上下两层管箍套固所述风洞管的下端。底座：重钢板，固定轴通过螺栓结构连接在四个角，稳定装置，降低装置的重心。 

作为优化，所述塔形支架是四根斜柱上端固连上层开口环形管箍、下端固连所述底座，所述四根斜柱的中部向内分别通过一根横撑固连下层开口环形管箍；所述开口环形管箍的两开口端分别向外制有带螺孔的端板，每个开口环形管箍的两端板配置用于将管箍紧固在所述风洞管外周的标准坚固件；所述管箍直接紧固在所述风洞管外周或者所述管箍通过弹性垫圈紧固在所述风洞管外周。 

作为优化，所述匀流稳流装置是所述风洞管中下部内设置一层风阻小的细纱网作为稳流网，在稳流网上面的管壁上配置多个对称的、垂直向上的长条形竖板作为匀流板。稳流网：用丝纱状的布料(我们用的女士丝袜)套在有机玻璃管接口处，用以稳定风的方向，使风经过稳流网后变得尽可能均匀。 

作为优化，所述风洞管中下部有上下对接口，下对接口固装有弹性尼龙细纱网，上对接口外周固装有用于向下套接所述下对接口的下管箍；所述长条形竖板为三条或者三条以上的多条，并且都在风洞管所在圆的径线和轴线平面内。匀流板(或扇叶)：扇叶由三把相同的尺子构成，用胶枪对称固定在管壁。流体力学的知识告诉我们风通过稳流网后会在管壁形成很多细小的涡旋气流，导致管内气流不是竖直向上而是螺旋向上，会使得被测物体不停旋转，使结果不精确。扇叶的作用是减少涡流，使得风向尽可能竖直向上。