一种三维科里奥利力演示装置

技术领域

本实用新型属于科普演示技术领域，尤其涉及一种三维科里奥利力演示装置。

背景技术

科里奥利力(Coriolis force)有些地方也称作哥里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。现有的科里奥利力科普演示装置所演示的科里奥利力比较抽象、且大多是二维的，使得观者难以理解。

发明内容

本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种三维、双向科里奥利力演示装置。其为一种科普演示装置，首次在三维空间中，采用两个反向旋转的转轮展示科里奥利力的变化规律、揭示科里奥利力产生的原因，以及影响其大小和方向因素。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括旋转平台；其特征在于，所述旋转平台上设置有支架，所述支架上安装有转轮，所述转轮与支架转动连接，且该转轮与驱动电机相连（由驱动电机驱动旋转）；所述转轮沿圆周布置有用于旋转时展示科里奥利力的柔性环结构。

进一步地，所述柔性环结构包括等间隔布置于转轮圆周的多条柔绳、位于多条柔绳外侧的柔性外圆环；所述柔绳第一端与转轮相连，柔绳第二端与外圆环相连。

更进一步地，柔绳连接方式一：所述柔性外圆环由弹簧钢丝构成。多个柔绳的第二端等间距地连接于外圆环上，所述柔绳第二端与外圆环通过径向圆环相连，所述径向圆环套于外圆环上，柔绳第二端与径向圆环相连。

更进一步地，柔绳连接方式二：所述柔性外圆环由细绳构成。多个柔绳的第二端等间距地连接于外圆环上，且外圆环上套有多个串珠，多个串珠满布外圆环圆周。

进一步地，所述旋转平台为水平旋转平台，所述转轮与水平旋转平台相垂直。

进一步地，所述支架包括立座、固连于立座上的横杆；所述转轮有两个：第一转轮、第二转轮；横杆的第一端与第一转轮转动相连，横杆的第二端与第二转轮转动相连；两转轮对称、平行设置；第一转轮由电机一驱动旋转，第二转轮与电机二驱动旋转。

更进一步地，所述电机一与电机二转速相等、方向相反。

与现有技术相比本实用新型有益效果。

本实用新型互动趣味、形象生动、便于理解、容易操作，可以广泛应用于科技馆展示科里内奥利力原理展示，也可以用于大学物理学、理论力学、气象学教学实验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是具体实施例一中三维科里奥利力演示装置结构示意图。

图2是具体实施例一中两柔性外圆环结组成H形态示意图。

图3是具体实施例一中两柔性外圆环结组成A形态示意图。

图4是具体实施例一中两柔性外圆环结组成V形态示意图。

图5是图1 A处的放大示意图。

图6是具体实施例二中三维科里奥利力演示装置结构示意图。

图7是具体实施例二中两柔性外圆环结组成H形态示意图。

图8是具体实施例二中两柔性外圆环结组成A形态示意图。

图9是具体实施例二中两柔性外圆环结组成V形态示意图。

图中，1为电机一、2为电机二、3为支架、4为轴承、5为台体、6为外圆环、7为转轮、8为径向圆环、9为护罩、10为转盘、11为串珠。

具体实施方式

如图1-9所示，包括旋转平台；所述旋转平台上设置有支架3，所述支架3上安装有转轮7，所述转轮7与支架3转动连接，且该转轮7与驱动电机相连由驱动电机驱动旋转；所述转轮7沿圆周布置有用于旋转时展示科里奥利力的柔性环结构。旋转平台由台体5和转盘10构成，台体5和转盘10间通过轴承4相连，转盘10上罩有将展示机构的护罩9。所述旋转平台为水平旋转平台，两个转轮互相平行，所述转轮7与水平旋转平台相垂直。

具体实施例一、所述柔性环结构包括等间隔布置于转轮7圆周的多条柔绳、位于多条柔绳外侧的外圆环6；所述柔绳第一端与转轮7相连，柔绳第二端与外圆环6相连。所述外圆环6由柔性弹簧钢丝构成。多个柔绳的第二端等间距地连接于外圆环6上，所述柔绳第二端与外圆环6通过径向圆环8相连，所述径向圆环8套于外圆环6上，柔绳第二端与径向圆环8相连。

具体实施例二、所述柔性环结构包括等间隔布置于转轮7圆周的多条柔绳、位于多条柔绳外侧的外圆环6；所述柔绳第一端与转轮7相连，柔绳第二端与外圆环6相连。所述外圆环6由细绳构成。多个柔绳的第二端等间距地连接于外圆环6上，且外圆环6上套有多个串珠11，多个串珠11满布外圆环6圆周。

所述支架3包括立座、固连于立座上的横杆；所述转轮7有两个：第一转轮7、第二转轮7；横杆的第一端与第一转轮7转动相连，横杆的第二端与第二转轮7转动相连；两转轮7对称、平行设置。横杆与立座垂直设置。

本实用新型在水平旋转平台上，设置两个互相平行、与水平转盘10垂直的转轮7，由两个转速相等、方向相反的电机分别驱动。每个转轮7圆周方向均匀连接有若干条等长、柔软的柔绳，柔绳另一端等分连接一个柔性结构的外圆环6，外圆环6半径等于转轮7半径与单条柔绳长度之和。当水平转盘10顺时针、静止、逆时针运动时，两个垂直转轮7上柔性结构的形态变化，表示所受科里奥利力的大小和方向变化。水平转台的转速和方向由观众手动控制，便于观察和比较。为了突显演示效果，在柔性外圆环6上，串满串珠11。

操作方法：1、首先，在水平转台静止状态时，启动两个转轮7电机（电机一1、电机二2）。此时，两个转轮7上柔性外圆环6受离心力作用，在各自转轮7的平面内。两个外圆环6平面互相平行、垂直于水平转台，组成H形。

2、手动转动水平转台（如逆时针方向），两个转轮7柔性外圆环6同时受离心力和科里奥利力作用，其中科里奥利力与转轮7旋转平面垂直。且以转轮7中心水平面为界，上下方向相反，使柔性外圆环6（柔性环结构）平面开始偏各自的转轮7平面，组成V形。如果改变水平转台旋转方向，（如顺时针方向），两各转轮7所受科里奥利力也改变方向，两个柔性外圆环6平面组成A形。水平转台转速越高，效果越明显。

本实用新型应用介绍：1、目前，科普展品的需求量正与日俱增。用于科技馆科普展示，直接展示和传播科学知识，帮助成千上万的人们学习、认识和理解科里奥利力，具有很高的社会效益。

2、用于大学物理学、理论力学、气象学及相关学科教学实验。这类学科是理工科专业的必修课程，因此，作为教学实验装置，有广泛的应用前景。该装置设计巧妙、外形美观，展示效果明显，操作方便，转轮7外加透明安全防护罩9，全部采用环保材料。

本实用新型：1、首次在三维空间中展示科里奥利力变化规律。2、在垂直旋转系统中，用两个互相平行、互相对称、转速相反、转速相等的转轮7，互相比较，使演示效果更加明显。3、观众手动改变水平转台方向和转速，观察和比较科里奥利力的变化，把学习科学知识，变成参与互动、神秘趣味性的科学实验，增加观众探究、学习科学的好奇心。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。