[發(fā)明專利]一種傅科擺演示裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710124161.5
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106652679A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁寶成
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科學(xué)夢創(chuàng)展科技有限公司
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在科教試驗和娛樂活動中使用的裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于科教試驗的傅科擺演示裝置。

背景技術(shù)

為了證明地球在自轉(zhuǎn)，法國物理學(xué)家傅科（1819—1868）于1851年做了一次成功的擺動實驗，傅科擺由此而得名。實驗在法國巴黎先賢祠最高的圓頂下方進(jìn)行，擺長67米，擺錘重28公斤，懸掛點經(jīng)過特殊設(shè)計使摩擦減少到最低限度。這種擺慣性和動量大，因而基本不受地球自轉(zhuǎn)影響而自行擺動，并且擺動時間很長。在傅科擺試驗中，人們看到，擺動過程中擺動平面沿順時針方向緩緩轉(zhuǎn)動，擺動方向不斷變化。分析這種現(xiàn)象，擺在擺動平面方向上并沒有受到外力作用，按照慣性定律，擺動的空間方向不會改變，因而可知，這種擺動方向的變化，是由于觀察者所在的地球沿著逆時針方向轉(zhuǎn)動的結(jié)果，地球上的觀察者看到相對運(yùn)動現(xiàn)象，從而有力地證明了地球是在自轉(zhuǎn)。

現(xiàn)有的傅科擺用在科教試驗中，具體來說，通常包括以下結(jié)構(gòu)：擺線、擺球及擺球下方的底座，底座上標(biāo)識有方向線。將擺球放置一定的高度，釋放擺球，擺球擺動過程中擺動平面沿順時針方向緩緩轉(zhuǎn)動，相對底座上的方向線，擺動方向不斷變化，判斷出由于地球的自轉(zhuǎn)導(dǎo)致此種現(xiàn)象的發(fā)生。

現(xiàn)有技術(shù)中用于科教試驗的傅科擺存在如下缺點：一、操作繁瑣復(fù)雜，實現(xiàn)現(xiàn)象不易觀察；二、擺球在擺動過程中由于空氣阻力，能量很快，可供觀察的時間少，實驗現(xiàn)象不易捕捉；三、整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較低，不能滿足長時間的循環(huán)演示，易損壞，返修率高。

如何設(shè)計出一款傅科擺演示裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、易操作，能夠提供補(bǔ)償力，實現(xiàn)長時間的擺動，這是急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，公開了一種傅科擺演示裝置。

本發(fā)明的一個目的在于，設(shè)計出一種傅科擺演示裝置，結(jié)構(gòu)簡單、易操作，能夠提供補(bǔ)償力，實現(xiàn)長時間的擺動，展示效果好，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用壽命長。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種傅科擺演示裝置，包括：

單擺，其具有擺線和擺球，所述擺線一端固定，另一端連接擺球，所述單擺的周期為T；

永磁鐵，其安裝在擺球上；

光電開關(guān)，其用于檢測上方是否有擺球通過，當(dāng)擺球通過時，光電開關(guān)的發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化；

PLC，其用于接收光電開關(guān)的電信號，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令；

繼電器，其用于接收PLC通斷電的控制指令，并做出相應(yīng)的動作；

電磁線圈，其電源通斷受控于上述繼電器，用于吸引擺球上的永磁鐵，為擺球提供補(bǔ)償力；

電源，其為上述各電器元件提供電能；

其中，當(dāng)單擺的擺球通過最低點時記為0時，待略小于0.5T時間后，繼電器閉合0.1-0.3s后再斷開。

優(yōu)選的是，所述擺線通過第一固定絲與擺球連接固定。

優(yōu)選的是，所述第一固定絲呈圓錐體，圓錐體底面中部向外延伸出螺紋柱，螺紋柱上開設(shè)通孔一直延伸至圓錐體外，所述擺球上向心開設(shè)第一螺紋孔，所述第一固定絲的螺紋柱內(nèi)插入固定擺線并旋入第一螺紋孔內(nèi)。

優(yōu)選的是，所述永磁鐵為圓環(huán)狀，并通過第二固定絲與擺球連接固定。

優(yōu)選的是，所述第二固定絲呈圓錐體，圓錐體底面中部向外延伸出螺紋柱，所述擺球上向心開設(shè)第二螺紋孔，所述第二固定絲的螺紋柱上套接永磁鐵并旋入第二螺紋孔內(nèi)。

優(yōu)選的是，所述第一螺紋孔和第二螺紋孔相對擺球球心對稱。

優(yōu)選的是，所述電磁線圈纏繞在光電開關(guān)外周。

優(yōu)選的是，所述電磁線圈和光電開關(guān)位于擺球自然下垂時的正下方位置。

優(yōu)選的是，所述電磁線圈和光電開關(guān)安裝在底座內(nèi)，底座邊沿設(shè)有一周護(hù)欄。