[實用新型]地球自轉引起的水漩渦原理演示儀

有效

• 申請號: 201721486446.5
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN208141659U
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 王永泉;孟飛陽;夏成享;袁靜文;陳婷;胡朝軍;田聰
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 杜國強

地球自轉引起的水漩渦原理演示儀，包括旋轉底座、演示器、變速器、驅動電機，演示器、驅動電機、變速器固定在旋轉底座的頂面上，演示器的演示面上劃分有至少三個直線運動區域，三個直線運動區域通過驅動電機、變速器實現同向而不同速度或同向而同速度的水平運動；通過三個直線運動區域的運動速度，來演示水漩渦的形成原理及赤道、兩極點的運動原理。

技術領域

本發明涉及科普教具領域，具體涉及一種地球自轉引起的水漩渦原理演示儀。

背景技術

地球自西向東旋轉，物體運動存在自轉偏向，在地球上運動的物體，都會發生偏向，在北半球向右偏，在南半球向左偏，這種現象是科氏力在地球自轉的一個非慣性系中的慣性力表現，我們稱其為地轉偏向力。赤道地區旋轉的線速度最大（約462m/s），隨著緯度升高，線速度越來越小，到了極點減為零，而水漩渦的形成正與地球自轉有關。

地球自轉角速度是恒定的，而不同緯度其垂直于地軸的圓截面是隨緯度增高而相應減小的，其變化規律服從余弦函數圖像的變化規律；由圖1可以看出，隨著緯度逐漸增大，垂直于地軸的截面半徑逐漸減小，且速度減小得越來越快。即具有相同緯度差的兩條相鄰緯度帶，它們的緯度越高，它們之間垂軸截面半徑之差也越大，也就意味著這兩條緯度帶的地轉線速度之差也隨著緯度增大而越來越大，緯度越高，水漩渦越明顯，增大到極點時，地軸的截面半徑減小至零，赤道處兩緯度帶間垂軸截面半徑之差極小，速度差極小，可忽略不計，解釋了赤道處排除外擾因素后水漩渦的形成幾乎不可見。

由于知識面與理解能力受限以及相關科普教具的缺失，廣大民眾對水漩渦的形成原理無法產生一個直觀的理解，也無法理解經度、緯度、角速度、線速度、地轉偏向力等概念。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種地球自轉引起的水漩渦原理演示儀，能演示水漩渦的形成原理及赤道、兩極點的運動原理。

本發明的技術方案是：地球自轉引起的水漩渦原理演示儀，其特征在于：包括旋轉底座、演示器、變速器、驅動電機，演示器、驅動電機、變速器固定在旋轉底座的頂面上，演示器的演示面上劃分有至少三個直線運動區域，三個直線運動區域通過驅動電機、變速器實現同向而不同速度或同向而同速度的水平運動；演示器包括左轉軸、右轉軸、第一傳送帶、第二傳送帶、第三傳送帶、固定式滾筒、第一自轉式滾筒、第二自轉式滾筒，左轉軸和右轉軸通過軸承座固定在旋轉底座的頂面上，第二傳送帶的左右兩端分別通過固定式滾筒與左轉軸和右轉軸連接，第一傳送帶的左右兩端分別通過第一自轉式滾筒與左轉軸和右轉軸連接，第三傳送帶的左右兩端分別通過第二自轉式滾筒與左轉軸和右轉軸連接，第一傳送帶和第三傳送帶位于第二傳送帶的兩側處，第一傳送帶、第二傳送帶、第三傳送帶的帶面合在一起形成一個完整的演示面。

對上述技術方案進一步地限定，所述變速器包括旋轉座、左傳動軸、左一傳動齒輪、左二傳動齒輪、左三傳動齒輪、右傳動軸、右一傳動齒輪、右二傳動齒輪、右三傳動齒輪、第一變速齒輪組、第二變速齒輪組、第三變速齒輪組及鎖止器，左傳動軸和右傳動軸的兩端通過兩個旋轉座固定在旋轉底座的頂面上，左傳動軸和右傳動軸以旋轉座的旋轉中心線為軸對稱設置，左傳動軸和右傳動軸能繞旋轉座的旋轉中心線作旋轉運動，驅動電機通過齒輪組與左傳動軸和右傳動軸的一端連接，左傳動軸和右傳動軸通過齒輪組能相互朝相反方向旋轉，左一傳動齒輪、左二傳動齒輪、左三傳動齒輪固定在左傳動軸上，右一傳動齒輪、右二傳動齒輪、右三傳動齒輪固定在右傳動軸上，第一變速齒輪組與右轉軸固定連接，第二變速齒輪組與第一自轉式滾筒的外端固定連接，第三變速齒輪組與第二自轉式滾筒的外端固定連接，第二變速齒輪組和第三變速齒輪組與右轉軸呈同軸線設置，左一傳動齒輪或右一傳動齒輪能與第一變速齒輪組中的差速齒輪或同速齒輪嚙合，左二傳動齒輪或右二傳動齒輪能與第二變速齒輪組中的差速齒輪或同速齒輪嚙合，左三傳動齒輪或右三傳動齒輪能與第三變速齒輪組中的差速齒輪或同速齒輪嚙合，鎖止器固定在旋轉底座的頂面上，鎖止器用于鎖止旋轉座。此結構的優點：旋轉座實現左傳動軸與右傳動軸之間的快速切換，從而實現變速，具有結構簡單、操作方便、制作成本低的優點。