[实用新型]一种夹水层玻璃分离的临界力的测量装置

说明书

本实用新型属于教学实验器材技术领域，具体为一种夹水层玻璃分离的临界力的测量装置。包括若干个不同表面粗糙度的大玻璃底板、若干个不同大小的小玻璃片、可切换不同大玻璃底板的底板旋转平台、放置不同大小的小玻璃片的玻片旋转平台、拉力计、针筒和底座；底座上设有一垂直立杆；底板旋转平台和玻片旋转平台以立杆为转轴水平转动；立杆顶部设有一根悬杆，拉力计通过一定滑轮悬挂于悬杆上；底座上设有能摆放针筒的支架。本实用新型制作简单、测量方法易于掌握、测量结果符合理论预期，适合家用和科普实验；其可以简单、直观地应用于分析夹水层玻璃板分离的临界力，定量考察夹水层面积与厚度、玻璃表面粗糙度等对于该临界力的影响。

技术领域

本实用新型属于教学实验器材技术领域，具体涉及一种夹水层玻璃分离的临界力的测量装置。

背景技术

贴合在一起的两块干燥玻璃很容易被分离；然而如果平行玻璃之间夹有一层薄薄的水，拉开它们将变得十分困难。这一现象在生活中经常可以遇到。在初高中的物理教材中，也有诸如：“用水把两块平行的玻璃板之间的空气排开后，沿垂直玻璃板方向把它们分开，必须沿垂直玻璃板方向作用很大的力，这是由于______的作用，两块玻璃越大，分开它们时的作用力______”等例题。

从20世纪80年代开始，人们开始研究固体片层之间存在的液体对固体表面产生显著粘附作用的问题。1985年，H. K. Christenson等人对分离浸泡于乙二醇中的两块光滑云母片所需拉力进行了测量，给出了该力学系统的分离函数。2007年，M. P. deBoer对液体与弹性硬质粗糙固体表面间的粘附力进行建模，探究了其与外界蒸汽压的关系，并选用多晶硅与水进行实验验证。2008年，P. Lambert等人通过能量方法与静力学方法分别对液体在固体表面约束下形成的凹液面形状进行研究，并证明了两种方法的等效性。

对于本实用新型涉及的夹水层对小玻璃片层产生相互粘附的研究，其物理机制对于研究其他液体与固体的粘附效应具有参考价值。同时该常见现象的测量和分析可以设计成实验，应用于初高中、以及大学的基础物理课程中，激发实验者的探究和思维能力。

本实用新型在这一研究和应用背景下，提出了一种夹水层平行玻璃分离的临界力简易测量装置及对应的测量方法，通过简易的测量装置和细致的测量操作，实现夹水层平行玻璃分离所需临界力较高准确度的测量。相比专业实验室测量中的高精度测量设备，该测量装置可用日常生活中易于获取的部件加以实现，测量步骤可以由一人独立或两人配合完成。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集成度高，便于搬移，操作简便的用于课堂教学实验的夹水层玻璃分离的临界力的测量装置。

本实用新型所提供的夹水层玻璃分离的临界力的测量装置，包括若干个不同表面粗糙度的大玻璃底板1、若干个不同大小的小玻璃片2、可切换不同表面粗糙度的大玻璃底板1的底板旋转平台3、放置不同大小小玻璃片2的玻片旋转平台4、拉力计5、针筒6和底座7；

所述底座7为一平面平台，底座7上设有一个垂直底座7的圆柱形的立杆8；

所述底板旋转平台3和玻片旋转平台4上均设有转孔，玻片旋转平台4和底板旋转平台3通过转孔套在立杆8上，且玻片旋转平台4在底板旋转平台3之上；底板旋转平台3限位于立杆8底部，即在底座7上且不能上移；玻片旋转平台4限位于立杆8中部；底板旋转平台3和玻片旋转平台4以立杆8为转轴水平转动；

所述大玻璃底板1固定设置于底板旋转平台3中；

所述小玻璃片2中心位置设有固定连接的挂环9，摆放于玻片旋转平台4中；

所述立杆8顶部水平设有一根悬杆10，悬杆10上固定设有一定滑轮11，拉力计5通过悬挂绳挂在定滑轮11上；通过拉动悬挂绳，控制拉力计5上下移动；

所述大玻璃底板1中心能通过旋转底板旋转平台3，而和拉力计5的挂钩中心调整于一条垂直线上；