[發(fā)明專利]伯努利方程驗證儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910064829.7
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101882391A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙安慶;劉存祥;李聰;張向;劉強(qiáng)強(qiáng);王宏鵬;朱琳琳;程玉珍;李波;謝瑞生
• 申請（專利權(quán)）人: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 趙磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于教學(xué)儀器，尤其涉及一種可以驗證伯努利方程的實驗裝置。

背景技術(shù)

伯努利方程是流體力學(xué)中非常重要的一個方程。它是在忽略流體粘滯性的前提下導(dǎo)出的關(guān)于流體流動性的基本方程。對于實際流體，只要其粘滯性足夠小，伯努利方程就可以應(yīng)用。由于水，酒精，空氣這一類“稀薄”的流體粘滯性常可忽略，因而應(yīng)用伯努利方程可以很好的解釋由這一類流體的流動性導(dǎo)致的許多自然現(xiàn)象。但是，在目前的高校物理教學(xué)中，有些高校不安排伯努利方程的驗證實驗，有些高校則是通過汾丘里管用液體驗證。后者的實驗方案存在著實驗成本高，設(shè)備占地面積大，實驗現(xiàn)象不直觀等不足和缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單，實驗現(xiàn)象直觀可感，驗證有效而又成本低廉的伯努利方程驗證儀。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種伯努利方程驗證儀，包括一個箱體，箱體的正面上有入風(fēng)口，箱體的側(cè)面上有一個出風(fēng)口，出風(fēng)口呈矩形，還包括一個圓球，圓球與連桿固連，連桿的上端與出風(fēng)口所在的側(cè)面鉸接，圓球的直徑小于出風(fēng)口的高度，圓球在側(cè)面上的正投影位于出風(fēng)口上邊的延長線與下邊的延長線之間，且不與出風(fēng)口相交。

圓球中心的高度與出風(fēng)口中心的高度相同。

所述的箱體為長方體。

入風(fēng)口中心到出風(fēng)口所在側(cè)面的距離大于箱體正面中心到出風(fēng)口所在的側(cè)面的距離。

入風(fēng)口的中心和箱體正面的中心位于同一水平線上。

在出風(fēng)口所在的側(cè)面上有刻度盤，連桿與出風(fēng)口所在側(cè)面的鉸接點為刻度盤的圓心。

出風(fēng)口所在側(cè)面的頂部裝有支架，支架上鉸接有一支桿，連桿上端與支桿相連，該側(cè)面上有刻度盤，支桿的中心為刻度盤的圓心。

出風(fēng)口所在側(cè)面的頂部裝有支架，支架上有一支桿，連桿上端與支桿鉸接，該側(cè)面上有刻度盤，支桿的中心為刻度盤的圓心。

采用上述技術(shù)方案的伯努利方程驗證儀，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，而在實驗時操作簡單，實驗現(xiàn)象直觀可感。該裝置既適合高校物理教學(xué)，作為一個驗證實驗進(jìn)行推廣，又適合工程研究人員對伯努利方程進(jìn)行實驗驗證。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1的左視圖。

圖4為圓球受力分析圖。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示的伯努利方程驗證儀，包括一個箱體2，箱體為長方體，箱體2的正面上有入風(fēng)口1，箱體的側(cè)面上有一個出風(fēng)口3，出風(fēng)口3呈矩形，入風(fēng)口1的中心和箱體正面的中心位于同一水平線上，入風(fēng)口中心到出風(fēng)口所在的側(cè)面的距離大于箱體正面中心到出風(fēng)口所在的側(cè)面的距離。還包括一個圓球4，圓球4與連桿5固連，出風(fēng)口所在側(cè)面的頂部裝有支架6，支架6上的一側(cè)鉸接有一支桿8，連桿5上端與支桿8相連，為方便讀出圓球偏轉(zhuǎn)的角度，該側(cè)面上有刻度盤7，支桿8的中心為刻度盤的圓心。如圖3所示，圓球5中心的高度接近于出風(fēng)口3中心的高度，最好是二者高度相同，圓球5的直徑小于出風(fēng)口的高度，圓球在側(cè)面上的正投影位于出風(fēng)口上邊的延長線與下邊的延長線之間，且不與出風(fēng)口相交。

箱體也可以是正方體，或者可以是其它任意形狀，但應(yīng)使入風(fēng)口盡可能遠(yuǎn)離出風(fēng)口，以保證出風(fēng)口處氣流的均勻穩(wěn)定。

連桿與箱體的連接除采用上述方式外，也可以用其它方式，比如支桿固定在支架上，支架上裝有軸承或軸套，連桿上端與軸承或軸套相連；或者是：不安裝支架，只將支桿一端固定在箱體上，支架上裝有軸承或軸套，連桿上端與軸承或軸套相連。

還可采用更簡單的結(jié)構(gòu)：不用支架和支桿，而是連桿上端有一段水平桿，該水平桿直接鉸接在箱體上部，鉸接點為刻度盤的圓心。

圓球的直徑不宜過小，由于圓球受到的氣體壓力與受力面積成正比，當(dāng)其直徑過小時，容易受摩擦力及環(huán)境條件的干擾，從而影響實驗結(jié)果。圓球直徑過大時，比如接近或超過出風(fēng)口的高度時，則其受到的壓強(qiáng)會不均衡，也會影響實驗結(jié)果。圓球的直徑與出風(fēng)口高度的比值在1∶2到1∶5之間為佳。

本發(fā)明的工作原理如下：

由于氣體是非常稀薄的流體，所以其粘滯性可以忽略。在流速恒定的條件下，可以認(rèn)為氣體為不可壓縮的流體。根據(jù)伯努利方程