[實用新型]一種馬格努斯效應演示儀

有效

• 申請號: 201420559222.2
• 申請日: 2014-09-27
• 公開（公告）號: CN204189352U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 呂景林;陳云路
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本實用新型屬于教學演示實驗設備技術領域，具體涉及一種利用馬格努斯效應作為動力的演示儀。

背景技術

按照流體力學，當一個圓柱形或圓球形物體邊繞自身軸旋轉，邊在流體中運動時，由于流體的粘滯作用，物體周圍將形成與轉動方向相同的環流，在隨物體一起移動的參照系中，此環流疊加在迎面而來的氣流上，最終在物體周圍形成不對稱的定常氣流，在物體兩側形成壓強差，導致在與物體移動方向和自轉軸方向均垂直的方向上出現一個橫向力，此現象稱馬格努斯效應，網球、乒乓球中的“弧圈球”，足球中的“香蕉球”等現象，都是由于馬格努斯效應造成的。

馬格努斯效應是流體力學理論中的一個重要知識點，在生活中也有很多應用，但由于其理論抽象，學生在理解上有很大的困難，急需有一個好的演示儀器對理論加以詮釋，本儀器正是填補了這項空白，收到了很好的課堂教學效果。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種體積小、攜帶方便、操作簡單，穩定性好、趣味性強，可以在課堂上清晰、明了的演示馬格努斯效應的儀器。

本實用新型提供的演示馬格努斯效應的儀器，其結構如圖1所示，由演示車1、轉動部分2、氣流源3、電源4組成；其中：?

所述演示車1（如圖2所示），包括車底板5、車輪6及輪軸7三個部分，車底板5

由輕質剛性材料構成，車輪6宜采用輕質材料，車軸7從車底板5下方穿過車底板與車輪6間固定連接；

所述轉動部分2（如圖3所示），由直流電機8、托盤9和轉筒10構成，其中直流電機8下端固定在車底板5上，直流電機8上端轉軸與托盤9下端套筒固定連接，?轉筒10由剛性材料制成，為圓筒形，轉筒10下端固定于圓形托盤9上；

所述氣流源3（如圖4所示），由風扇11和支架12構成，支架12為剛性，固定在演示車的車底板5上；風扇11固定在支架12上；

所述電源4由大電流可充電干電池構成，電流分兩路輸出，一路給直流風扇11供電，一路給直流電機8供電，給直流電機8供電的電路中串聯了一個換向開關，通過開關換向，可以改變流過直流電機的電流方向，從而改變轉筒10的旋轉方向，以此控制演示車前進或后退，從而更加透徹的詮釋理論知識點。

本實用新型中，轉動部分2、氣流源3及電源4均位于演示車車底板5的中間部位，其中轉動部分2和氣流源3垂直于車體，相向放置。

本實用新型通過給風扇和直流電機供電，轉筒在風扇的氣流中旋轉，由流體力學理論可知，此時將產生一個沿演示車方向的馬格努斯力，此力推動小車運動，因此，小車在這里的作用是演示馬格努斯效應的載體。

演示時，分別打開兩電路開關，則馬格努斯力沿演示車方向，演示車在此力的作用下向前或向后運動。

本實用新型利用托盤9連接直流電機8和圓柱轉筒10，可保證其穩定轉動。

本實用新型把風扇11與轉筒10相向放置，使旋轉的轉筒10處在運動的氣流中，制造馬格努斯效應產生的條件。?

本實用新型將馬格努斯效應轉換成小車運動的方法，使原理的演示現象明顯、生動有趣。

本實用新型把轉動部分2、氣流源3及電源4均置于演示車1底板上，使演示裝置結構緊湊、體積小巧。

本實用新型利用換向開關控制小車可沿兩個方向運動，豐富了演示內容。

附圖說明

圖1為本馬格努斯效應演示儀結構圖示。

圖2為演示車的結構圖。

圖3為轉動部分的結構圖。

圖4為氣流源的結構圖

圖中標號：1為演示車，2為轉動部分，3為氣流源，4為電源，5為演示車底板，6為車輪，7為車軸，8為直流電機，9為托盤，10為轉筒，11為直流風扇，12為風扇支架。

具體實施方式

本實用新型提供的馬格努斯效應的演示裝置，由演示車1、轉動部分2、氣流源3、電源4組成，結構如圖1所示。其中：

演示車1（如圖2所示），包括車底板5、車輪6及輪軸7三個部分。為降低對動力的需求，演示車各部分的材質都要盡量輕，車底板必須是剛性的，厚度無要求，以運動中不發生形變為前提，尺寸沒有嚴格要求，但太大會太重，太小，影響演示效果，本裝置采用的尺寸是30cm*20cm；車輪宜采用輕質材料，尺寸沒有嚴格要求，本裝置采用玩具車的橡膠車輪，直徑9cm；車軸采用輕質硬桿即可，本裝置采用不銹鋼絲，車軸從車底板下方穿過車底板與車輪間固定連接。