[发明专利]基于物理仿真形态下科氏加速度的演示与计算装置及方法

摘要

本发明基于物理仿真形态下科氏加速度的演示与计算装置及方法，属于运动学实验教学演示实验装置领域，包括相对运动装置、牵连运动装置、检测装置和电器装置。本发明是一种新型的实验装置，旨在模拟牵连运动为转动时与相对运动相互耦合所产生的科氏加速度，通过牵连运动和相对运动速度分测，提高了测量精度。本发明的测量结果通过显示屏分屏显示，便于记录和观察实验数据变化。实验装置选择地面为定系，轨道为动系，轨道车为动点，转盘带动轨道相对地面做牵连运动，转动的角速度为ω。轨道车相对轨道做相对运动，相对速度为Vr。通过轨道相对地面的转动和轨道车的相对运动相互耦合从而产生科氏加速度ak。根据公式ak＝2ω×Vr，计算出科氏加速度ak的数值。

主权项

基于物理仿真形态下科氏加速度的演示与计算装置，其特征在于：包括相对运动装置、牵连运动装置、检测装置和电器装置；其中相对运动装置包括有轨道(1)、轨道托架(2)、轨道支架(3)、轨道车(4)；牵连运动装置包括有箱体(5)、电机(6)、主动轮(7)、V型带(8)、从动轮轴(9)、从动轮(10)、转盘(11)；检测装置包括有测速传感器Ⅰ(12)、测速传感器Ⅱ(13)、测速传感器Ⅱ支架(14)、光栅盘(15)；电器装置包括控制面板(16)、电源开关(17)、转盘速度调节旋钮(18)、速度显示屏Ⅰ(19)、速度显示屏Ⅱ(20)、转接器(21)、电机启动开关(22)、电机正转切换开关(23)、电机反转切换开关(24)、轨道车启停遥控器(25)、通信接口(26)；所述相对运动装置固定安装在转盘(11)上且数量为2个，这两个相对运动装置位于以从动轮轴(9)为圆心的同一直径上，且与圆心呈对称分布；所述轨道(1)与轨道托架(2)固定连接；所述轨道托架(2)通过销轴与轨道支架(3)连接；所述轨道支架(3)固定安装在转盘(11)的上部；所述轨道车(4)通过齿轮啮合与轨道(1)连接，使轨道车(4)沿着轨道(1)的内径做圆周运动，轨道车(4)的内部设置有遥控开关感应部件；所述箱体(5)为无上盖的箱式结构并且为透明材质，可以直接通过箱体(5)观察内部各个装置的运行情况，便于演示教学；所述电机(6)通过螺栓固定安装在箱体(5)的内底部；所述的主动轮(7)与电机(6)同轴连接，主动轮(7)通过V型带(8)与从动轮(10)连接；所述的从动轮(10)通过从动轮轴(9)和轴承固定安装在箱体(5)的内底部；所述转盘(11)与从动轮(10)同轴并且固定连接；所述测速传感器Ⅰ(12)分为两部分，一部分固定安装在轨道(1)上并通过导线和单片机与控制面板(16)连接，另一部分固定安装在轨道车(4)上，通过电磁感应对轨道车(4)进行测速；所述测速传感器Ⅱ(13)数量为2个，并且均通过测速传感器Ⅱ支架(14)固定在箱体(5)的内底部，两个测速传感器Ⅱ(13)位于以从动轮轴(9)为圆心的同一直径上，且与圆心呈对称分布；所述光栅盘(15)的内径与转接器(21)的外部固定连接，光栅盘(15)的外边缘位于测速传感器Ⅱ(13)的感应区间内，并与测速传感器Ⅱ(13)之间有2mm～3mm的间隙；所述控制面板(16)固定安装在箱体(5)的外侧壁上，控制面板(16)上设置有电源开关(17)、转盘速度调节旋钮(18)、速度显示屏Ⅰ(19)、速度显示屏Ⅱ(20)、电机启动开关(22)、电机正转切换开关(23)、电机反转切换开关(24)和通信接口(26)；所述转盘速度调节旋钮(18)用来控制电机(6)在正转或者反转时转盘(11)的转速；电源开关(17)用来实现整个装置的电源接通或断开；电机启动开关(22)用来控制电机(6)的开启或停止；电机正转切换开关(23)用来控制电机(6)切换至正转状态；电机反转切换开关(24)用来控制电机(6)切换至反转状态；所述速度显示屏Ⅰ(19)用来显示轨道车(4)的速度；所述速度显示屏Ⅱ(20)用来显示转盘(11)的转速；所述转接器(21)的内径与从动轮轴(9)固定连接并实现转盘(11)在转动过程中的电力供应和信号传输。