[實用新型]馬格努斯效應演示裝置

有效

• 申請號: 201420539631.6
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN204166762U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 馬超;洪唯佳
• 申請（專利權）人: 中國科學技術館
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本實用新型涉及一種流體力學領域中的演示裝置，更具體地，涉及一種用于研究和演示物體在氣流中運動的馬格努斯效應演示裝置。

背景技術

馬格努斯效應是流體力學中的重要定律。該效應主要體現為：當一個旋轉物體的旋轉角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合時，在與旋轉角速度矢量和平動速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產生一個橫向力。在這個橫向力的作用下物體飛行軌跡發生偏轉的現象稱作馬格努斯效應。旋轉物體之所以能在橫向產生力的作用，從物理角度分析，是由于物體旋轉可以帶動周圍流體旋轉，使得物體一側的流體速度增加，另一側流體速度減小。根據伯努利定理，流體速度增加將導致壓強減小，流體速度減小將導致壓強增加，這樣就導致旋轉物體在橫向的壓力差，并形成橫向力。同時由于橫向力與物體運動方向相垂直，因此這個力主要改變飛行速度方向，即形成物體運動中的向心力，因而導致物體飛行方向的改變，圖1示出了旋轉物體在氣流中的馬格努斯效應。在我們的生活中，最常見的馬格努斯效應就是例如體育賽事中的香蕉球弧線偏轉運動。

馬格努斯效應的動態演示無論是對于學生的科普、還是科技工作者對于高速旋轉的物體在氣流中運行軌跡的研究都是至關重要的。我們通過檢索發現，目前還沒有展示馬格努斯效應原理的互動形式的演示裝置。目前有一些裝置只是讓操作者體驗弧線物體的發射過程，并未涉及原理部分操作和控制。還有一些展示流體力學伯努利定律的科普裝置，但展示內容與本實用新型的演示裝置有著明顯區別。

實用新型內容

本實用新型為了克服上述缺乏人機互動、無法使操作者了解馬格努斯效應原理等一系列缺陷，通過更加直觀、形象的演示手段來再現高速旋轉的物體在氣流中的運行軌跡，從而便于科技工作人員對高速旋轉的物體的馬格努斯效應更好的了解，以便于設計各種相關產品。

本實用新型所提供的馬格努斯效應演示裝置，包括外殼支撐結構，在所述外殼支撐結構中分別設置有送風機構和擺動裝置；所述送風機構設置在所述外殼支撐結構的上部，其中所述送風機構由風扇固定套、第二電機、扇葉構成，其中所述扇葉固定在風扇固定套上；所述擺動裝置設置在送風機構的正下方；其中擺動裝置包括圓柱體、第一電機、抱箍以及擺桿組件；第一電機設置在圓柱體中，并與圓柱體同軸；所述抱箍一端與電機可旋轉式連接，并且另一端與擺桿組件連接。

其中在所述馬格努斯效應演示裝置的外殼支撐結構中的上部后壁上設置有等離子電視以及顯示器面板。

其中在所述馬格努斯效應演示裝置的正面還設置有透明板。

其中在所述外殼支撐結構的上部設置了上網罩、整流板、圍板以及下網罩；其中上網罩通過圍板與下網罩結合，而構成橢圓形空心結構；所述空心結構被設置在外殼支撐結構的上部，所述空心結構的開口面與所述馬格努斯效應演示裝置的正面平行，所述整流板垂直于橢圓形空心結構的開口面，并水平設置在所述橢圓形空心結構的中部。

其中所述送風機構被設置在上網罩上，同時將所述擺動裝置設置在下網罩上。

其中所述外殼支撐結構由鋼架、刨板、頂板構成。

其中所述送風機構由風扇固定套、第二電機、扇葉構成，其中所述扇葉固定在所述風扇固定套上，并由所述第二電機進行驅動，從而進行送風。

其中所述擺動裝置由設置在外殼支撐結構中間的擋板來支撐。

通過本實用新型的馬格努斯效應演示裝置實現了以下有益效果：使公眾了解流體力學的科學知識，結合生活中的實例，理解為什么球在運動過程中會發生偏轉等生活現象，激發公眾熱愛科學、探索科學。

附圖說明

圖1示出旋轉物體在氣流中的馬格努斯效應；

圖2示出本實用新型實施例的馬格努斯效應演示裝置的正面透視圖；

圖3示出本實用新型實施例的馬格努斯效應演示裝置的側面透視圖；

圖4示出本實用新型實施例的馬格努斯效應演示裝置的主視圖；

圖5示出本實用新型實施例的馬格努斯效應演示裝置的擺動裝置的結構示意圖；

圖6示出本實用新型實施例的馬格努斯效應演示裝置的控制原理方框圖。

附圖標記列表