[发明专利]马格努斯效应演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体力学领域中的演示装置，更具体地，涉及一种用于研究和演示物体在气流中运动的马格努斯效应演示仪。

背景技术

马格努斯效应是流体力学中的重要定律。该效应主要体现为：当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。旋转物体之所以能在横向产生力的作用，从物理角度分析，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。根据伯努利定理，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋转物体在横向的压力差，并形成横向力。同时由于横向力与物体运动方向相垂直，因此这个力主要改变飞行速度方向，即形成物体运动中的向心力，因而导致物体飞行方向的改变，图1示出了旋转物体在气流中的马格努斯效应。在我们的生活中，最常见的马格努斯效应就是例如体育赛事中的香蕉球弧线偏转运动。

马格努斯效应的动态演示无论是对于学生的科普、还是科技工作者对于高速旋转的物体在气流中运行轨迹的研究都是至关重要的。我们通过检索发现，目前还没有展示马格努斯效应原理的互动形式的演示装置。目前有一些装置只是让操作者体验弧线物体的发射过程，并未涉及原理部分操作和控制。还有一些展示流体力学伯努利定律的科普装置，但展示内容与本发明的演示装置有着明显区别。

发明内容

本发明为了克服上述缺乏人机互动、无法使操作者了解马格努斯效应原理等一系列缺陷，通过更加直观、形象的演示手段来再现高速旋转的物体在气流中的运行轨迹，从而便于科技工作人员对高速旋转的物体的马格努斯效应更好的了解，以便于设计各种相关产品。

本发明所提供的马格努斯效应演示仪，包括外壳支撑结构，在所述外壳支撑结构中分别设置有送风机构和摆动装置；所述送风机构设置在所述外壳支撑结构的上部；所述摆动装置设置在送风机构的正下方；其中摆动装置包括圆柱体、第一电机、抱箍以及摆杆组件；其中，第一电机设置在圆柱体中，并与圆柱体同轴，从而能够驱动圆柱体同轴旋转；所述抱箍一端与电机可旋转式连接，并且另一端与摆杆组件连接。

通过本发明的马格努斯效应演示仪实现了以下有益效果：使公众了解流体力学的科学知识，结合生活中的实例，理解为什么球在运动过程中会发生偏转等生活现象，激发公众热爱科学、探索科学。

附图说明

图1示出旋转物体在气流中的马格努斯效应；

图2示出本发明实施例的马格努斯效应演示仪的正面透视图；

图3示出本发明实施例的马格努斯效应演示仪的侧面透视图；

图4示出本发明实施例的马格努斯效应演示仪的主视图；

图5示出本发明实施例的马格努斯效应演示仪的摆动装置的结构示意图；

图6示出本发明实施例的马格努斯效应演示仪的控制原理方框图。

附图标记列表

1、钢架；2、刨板；3、顶板；4、显示器面板；5、面板；6、透明板压板；7、透明板；8、风扇固定套；9、第二电机；10、扇叶；11、等离子电视；12、摆动装置；13、油槽；14、上网罩；15、整流板；16、围板；17、下网罩；18、挡板；21、装饰盖；22、圆柱体；23、第一电机；24、抱箍；25、摆杆组件；26、前装饰盖；27、后装饰盖；28、第一绝缘垫；29、第二绝缘垫；30、固定板；31、弹片；32、固定座；33、支座；34、配重；35、挡板

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种马格努斯效应演示仪进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。同时需要说明的是，为了不模糊本发明的发明点，本发明对于一些公知技术，如简单的控制原理、机械连接以及电路连接这里将不再赘述。