[實(shí)用新型]力學(xué)耗散系統(tǒng)混沌現(xiàn)象演示儀

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00226929.5
• 申請(qǐng)日: 2000-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN2443458Y
• 公開（公告）日: 2001-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李普選;張孝林;徐忠鋒;梁得山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/08
• 分類號(hào): G09B23/08
• 代理公司: 西安交通大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 劉國智

本實(shí)用新型屬于科學(xué)、醫(yī)學(xué)或數(shù)學(xué)用的模型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到固體的靜力學(xué)或動(dòng)力學(xué)用的物理教學(xué)演示儀。

在物理教學(xué)中演示混沌現(xiàn)象，目前尚無教學(xué)演示和實(shí)驗(yàn)儀器，僅采用暗箱式電子電路或計(jì)算機(jī)根據(jù)混沌現(xiàn)象規(guī)律特征進(jìn)行模擬演示。

本實(shí)用新型的目的在于為物理教學(xué)提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、演示現(xiàn)象直觀、效果明顯的力學(xué)耗散系統(tǒng)混沌現(xiàn)象演示儀。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的解決方案是它包括：

可盛放液體的液體槽和設(shè)置在液體槽上的支架。設(shè)置在支架上的軸承。設(shè)置在軸承內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上與轉(zhuǎn)動(dòng)軸聯(lián)或連為一體的轉(zhuǎn)動(dòng)體，該轉(zhuǎn)動(dòng)體可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。它包括與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相聯(lián)的編碼器，該編碼器將轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。它還包括設(shè)置在支架上的增壓裝置、以及與該增壓裝置相聯(lián)通的進(jìn)液管和出液管，進(jìn)液管的進(jìn)液口設(shè)置在液體槽內(nèi)，出液管設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)體的正上方。

本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)動(dòng)體為：在通過聯(lián)接件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸聯(lián)或連為一體的聯(lián)接軸的一端設(shè)有前轉(zhuǎn)動(dòng)盤、另一端設(shè)有后轉(zhuǎn)動(dòng)盤，在前轉(zhuǎn)動(dòng)盤與后轉(zhuǎn)動(dòng)盤之間設(shè)置有至少6個(gè)可等分圓周的連接桿，在連接桿上設(shè)置有可盛放液體的容器。本實(shí)用新型的出液管的出液口位于前轉(zhuǎn)動(dòng)盤與后轉(zhuǎn)動(dòng)盤之間的垂直平面上且與水平面垂直。

本實(shí)用新型的一個(gè)連接桿與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的徑向距離同相鄰一個(gè)連接桿與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的徑向距離相同。本實(shí)用新型可盛放液體的容器設(shè)置在連接桿的重心位置，在該容器的側(cè)壁下部加工或制作有通孔。

本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)注入轉(zhuǎn)動(dòng)體的容器內(nèi)液體量的大小，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移、角速度、角加速度無規(guī)則變化，不可預(yù)測，處于混沌運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、演示現(xiàn)象直觀、效果明顯，可在物理教學(xué)中作為混沌現(xiàn)象的演示和實(shí)驗(yàn)儀器。

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的主視圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

圖4是圖2的A-A剖視圖。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型不限于這些實(shí)施例。

圖1～圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例由液體槽1、支架2、前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3、后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4、軸承5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸6、編碼器7、聯(lián)接軸8、連接桿9、水桶10、水泵11、進(jìn)液管12、出液管13、鍵14聯(lián)接構(gòu)成，其中前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3、后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4、聯(lián)接軸8、連接桿9、水桶10、鍵14聯(lián)接構(gòu)成本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)體，水泵11為增壓裝置的一個(gè)實(shí)施。在圖1～圖4中，支架2的下端用螺紋緊固聯(lián)接件聯(lián)接在液體槽1的兩側(cè)，支架2的上端兩側(cè)安裝有軸承5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸6安裝在軸承5內(nèi)，聯(lián)接軸8用鍵14與轉(zhuǎn)動(dòng)軸6固定聯(lián)接，在聯(lián)接軸8的前端焊接有前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3、后端焊接有后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4，前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3與后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4之間同一圓周上均勻安裝有8個(gè)連接桿9，每個(gè)連接桿9的重心位置懸掛一個(gè)水桶10，水桶10底部側(cè)面加工有兩個(gè)漏水孔15，水桶10內(nèi)的水可從漏水孔15漏出水桶外。在支架2的下部安裝有水泵11，與水泵11相聯(lián)通的進(jìn)液管12下端放置在液體槽1內(nèi)，液體槽1內(nèi)裝有水，與水泵11相聯(lián)通出液管13的上端位于垂直平面內(nèi)且與水平面垂直，出液管13的出液口位于水桶10的正上方。

在轉(zhuǎn)動(dòng)軸6的前端通過聯(lián)接件聯(lián)接有編碼器7，編碼器7將轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過導(dǎo)線輸出到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，描繪出混沌現(xiàn)象的相圖。

本實(shí)施例的工作原理如下：

接通水泵11電源，水泵11開始運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵11將液體槽1內(nèi)水抽出，從出液管13流入水桶10內(nèi)，水桶10內(nèi)的水從漏水孔15流到液體槽1內(nèi)。當(dāng)注入水桶10內(nèi)的水量較小時(shí)，水桶10內(nèi)無存儲(chǔ)水，不能克服轉(zhuǎn)動(dòng)體的靜摩擦力，轉(zhuǎn)動(dòng)體處于靜止?fàn)顟B(tài)。增大注入水桶10內(nèi)水量，水桶10內(nèi)儲(chǔ)存有一定量的水，給轉(zhuǎn)動(dòng)體施加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)動(dòng)體可繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸6順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。繼續(xù)增大注水量，轉(zhuǎn)動(dòng)體上部水桶10來不及儲(chǔ)存較多的水即向下轉(zhuǎn)動(dòng)，下部水桶10內(nèi)的水未漏完即向上運(yùn)動(dòng)至上部，產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，使轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)速減小，直至逆轉(zhuǎn)。當(dāng)注水量不變時(shí)，隨時(shí)會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

設(shè)計(jì)人給出了本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3與后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4之間同一圓周上均布6個(gè)連接桿9，每個(gè)連接桿9的重心位置懸掛一個(gè)水桶10，其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與第一個(gè)實(shí)施例相同。

設(shè)計(jì)人給出了本實(shí)用新型的第三個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在前轉(zhuǎn)動(dòng)盤3與后轉(zhuǎn)動(dòng)盤4之間同一圓周上均布16個(gè)連接桿9，每個(gè)連接桿9的重心位置懸掛一個(gè)水桶10，其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與第一個(gè)實(shí)施例相同。

根據(jù)上述原理，還可設(shè)計(jì)出另外一種具體結(jié)構(gòu)的力學(xué)耗散系統(tǒng)混沌現(xiàn)象演示儀。