一种演示转动惯量的科普装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种演示转动惯量的科普装置，包括竖直的面板、两个呈对称安装的竖板、设置在两个竖板之间的上滚轮、与上滚轮结构相同且设置在两个竖板之间的下滚轮，竖板设置有与上滚轮的轮轴相适配的斜条状第一限位孔、与下滚轮的轮轴相适配的斜条状第二限位孔，上滚轮的轮面嵌设有多个圆柱状第一配重块，下滚轮的轮面嵌设有多个圆柱状第二配重块。该演示转动惯量的科普装置能够直观地演示转动惯量这种物理现象，演示时的误差小，演示结果准确，演示转动惯量的过程直观、具体，让观众理解转动惯量与质量、惯距之间的物理关系，还了解转动惯量对物体运动的影响，进而加深对转动惯量的理解。

【技术实现步骤摘要】
一种演示转动惯量的科普装置
本专利技术涉及一种演示转动惯量的科普装置，属于科普教学

技术介绍
转动惯量是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I或J表示，对于一个质点，I=mr²，其中m是其质量，r是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。转动惯量的量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用公式计算得到。而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过实验的方法来进行测定，因而实验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。目前有关转动惯量测量的装置或设备很多，但是有关转动惯量的演示装置却很少。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种演示转动惯量的科普装置，具体技术方案如下：一种演示转动惯量的科普装置，包括竖直的面板、两个呈对称安装的竖板、设置在两个竖板之间的上滚轮、与上滚轮结构相同且设置在两个竖板之间的下滚轮，所述竖板与面板固定连接，所述竖板设置有与上滚轮的轮轴相适配的斜条状第一限位孔，所述竖板设置有与下滚轮的轮轴相适配的斜条状第二限位孔，所述第二限位孔的长度等于第一限位孔的长度，所述第二限位孔与第一限位孔平行；所述上滚轮的质量等于下滚轮的质量，所述上滚轮的轮面嵌设有多个圆柱状第一配重块，所述第一配重块对称设置在上滚轮的轮轴的四周；所述下滚轮的轮面嵌设有多个圆柱状第二配重块，所述第二配重块对称设置在下滚轮的轮轴的四周，所述第二配重块的轴线与下滚轮的轮轴的轴线之间的间距小于第一配重块的轴线与上滚轮的轮轴的轴线之间的间距，所述第二配重块的质量等于第一配重块，所述第二配重块的数量等于第一配重块的数量。作为上述技术方案的改进，所述上滚轮沿着第一限位孔限定的方向向下滚动，所述下滚轮沿着第二限位孔限定的方向向下滚动。作为上述技术方案的改进，在两个竖板靠近第一限位孔的那一侧设置有控制上滚轮和下滚轮同时滚动的操作组件，所述操作组件包括横截面为U形的滑槽，所述滑槽套设在两个竖板的同一侧，所述竖板的上下两端分别设置有竖直的第三限位孔，所述滑槽与竖板之间沿着第三限位孔限定的方向滑动连接；所述竖板还设置有与第一限位孔上端相连通的上缓冲孔，所述上缓冲孔为梯形结构，所述上缓冲孔的小底端与第一限位孔的上端连通，所述上缓冲孔的大底边设置成第一竖边，所述上缓冲孔的下腰边与第一限位孔的下边齐平，所述上缓冲孔的上腰边设置成第一斜边，所述第一斜边与第一限位孔的上边之间的夹角为钝角；所述竖板还设置有与第二限位孔上端相连通的下缓冲孔，所述下缓冲孔为梯形结构，所述下缓冲孔的小底端与第二限位孔的上端连通，所述下缓冲孔的大底边设置成第二竖边，所述下缓冲孔的下腰边与第二限位孔的下边齐平，所述下缓冲孔的上腰边设置成第二斜边，所述第二斜边与第二限位孔的上边之间的夹角为钝角；所述滑槽的侧边还固设有用来钩住上滚轮的轮轴的上挂钩，所述上挂钩包括第一凸部，所述第一凸部与滑槽的侧边之间设置有第一凹槽，所述第一凸部的前侧设置有与第一斜边相平行的第三斜边，所述第一凸部的上侧设置有第一水平边；所述滑槽的侧边还固设有用来钩住下滚轮的轮轴的下挂钩，所述下挂钩包括第二凸部，所述第二凸部与滑槽的侧边之间设置有第二凹槽，所述第二凸部的前侧设置有与第二斜边相平行的第四斜边，所述第二凸部的上侧设置有第二水平边。作为上述技术方案的改进，所述滑槽的下端与面板之间设置有拉簧，所述拉簧的一端与滑槽的下端固定连接，所述拉簧的另一端与面板固定连接。作为上述技术方案的改进，所述滑槽的外侧固设有提手。作为上述技术方案的改进，所述上滚轮和下滚轮之间设置有辅助观察装置，所述辅助观察装置位于竖板的一侧，所述辅助观察装置包括圆柱状磁铁、套设在磁铁外部的铁套、第一细线、第二细线、套设在上滚轮的轮轴外部的第一套环、套设在下滚轮的轮轴外部的第二套环，所述第一细线的一端与磁铁的尾端固定连接，所述第一细线的另一端与第二套环的外侧壁固定连接，所述第二套环的两侧分别设置有第一档环，第一档环固定安装在下滚轮的轮轴外部，所述第二套环的外侧固设有圆形第一配重板；所述第二细线的一端与铁套的尾端固定连接，所述第二细线的另一端与第一套环的外侧壁固定连接，所述第一套环的两侧分别设置有第二档环，第二档环固定安装在上滚轮的轮轴外部，所述第一套环的外侧固设有圆形第二配重板。作为上述技术方案的改进，所述竖板与滑槽之间设置有聚四氟乙烯垫片。作为上述技术方案的改进，所述滑槽的上端固设有聚氨酯缓冲块。作为上述技术方案的改进，所述面板的上部设置有方孔。本专利技术所述演示转动惯量的科普装置能够直观地演示转动惯量这种物理现象，演示时的误差小，演示结果准确，演示转动惯量的过程直观、具体，让观众理解转动惯量与质量、惯距之间的物理关系，还了解转动惯量对物体运动的影响，进而加深对转动惯量的理解。附图说明图1为本专利技术所述演示转动惯量的科普装置内部的示意图；图2为本专利技术所述演示转动惯量的科普装置的结构示意图；图3为本专利技术所述竖板与面板的连接示意图；图4为本专利技术所述操作组件的结构示意图；图5为本专利技术所述辅助观察装置的结构示意图；图6本专利技术所述上滚轮的结构示意图；图7本专利技术所述下滚轮的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1~3所示，所述演示转动惯量的科普装置，包括竖直的面板10、两个呈对称安装的竖板20、设置在两个竖板20之间的上滚轮30、与上滚轮30结构相同且设置在两个竖板20之间的下滚轮40，所述竖板20与面板10固定连接，所述竖板20设置有与上滚轮30的轮轴相适配的斜条状第一限位孔21，所述竖板20设置有与下滚轮40的轮轴相适配的斜条状第二限位孔22，所述第二限位孔22的长度等于第一限位孔21的长度，所述第二限位孔22与第一限位孔21平行；所述上滚轮30的质量等于下滚轮40的质量，所述上滚轮30的轮面嵌设有多个圆柱状第一配重块31，所述第一配重块31对称设置在上滚轮30轮轴的四周；所述下滚轮40的轮面嵌设有多个圆柱状第二配重块41，所述第二配重块41对称设置在下滚轮40轮轴的四周，所述第二配重块41的轴线与下滚轮40轮轴的轴线之间的间距小于第一配重块31的轴线与上滚轮30轮轴的轴线之间的间距，所述第二配重块41的质量等于第一配重块31，所述第二配重块41的数量等于第一配重块31的数量。所述演示转动惯量的科普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种演示转动惯量的科普装置，其特征在于：包括竖直的面板（10）、两个呈对称安装的竖板（20）、设置在两个竖板（20）之间的上滚轮（30）、与上滚轮（30）结构相同且设置在两个竖板（20）之间的下滚轮（40），所述竖板（20）与面板（10）固定连接，所述竖板（20）设置有与上滚轮（30）的轮轴相适配的斜条状第一限位孔（21），所述竖板（20）设置有与下滚轮（40）的轮轴相适配的斜条状第二限位孔（22），所述第二限位孔（22）的长度等于第一限位孔（21）的长度，所述第二限位孔（22）与第一限位孔（21）平行；所述上滚轮（30）的质量等于下滚轮（40）的质量，所述上滚轮（30）的轮面嵌设有多个圆柱状第一配重块（31），所述第一配重块（31）对称设置在上滚轮（30）轮轴的四周；所述下滚轮（40）的轮面嵌设有多个圆柱状第二配重块（41），所述第二配重块（41）对称设置在下滚轮（40）轮轴的四周，所述第二配重块（41）的轴线与下滚轮（40）轮轴的轴线之间的间距小于第一配重块（31）的轴线与上滚轮（30）轮轴的轴线之间的间距，所述第二配重块（41）的质量等于第一配重块（31），所述第二配重块（41）的数量等于第一配重块（31）的数量。...

【技术特征摘要】
1.一种演示转动惯量的科普装置，其特征在于：包括竖直的面板（10）、两个呈对称安装的竖板（20）、设置在两个竖板（20）之间的上滚轮（30）、与上滚轮（30）结构相同且设置在两个竖板（20）之间的下滚轮（40），所述竖板（20）与面板（10）固定连接，所述竖板（20）设置有与上滚轮（30）的轮轴相适配的斜条状第一限位孔（21），所述竖板（20）设置有与下滚轮（40）的轮轴相适配的斜条状第二限位孔（22），所述第二限位孔（22）的长度等于第一限位孔（21）的长度，所述第二限位孔（22）与第一限位孔（21）平行；所述上滚轮（30）的质量等于下滚轮（40）的质量，所述上滚轮（30）的轮面嵌设有多个圆柱状第一配重块（31），所述第一配重块（31）对称设置在上滚轮（30）轮轴的四周；所述下滚轮（40）的轮面嵌设有多个圆柱状第二配重块（41），所述第二配重块（41）对称设置在下滚轮（40）轮轴的四周，所述第二配重块（41）的轴线与下滚轮（40）轮轴的轴线之间的间距小于第一配重块（31）的轴线与上滚轮（30）轮轴的轴线之间的间距，所述第二配重块（41）的质量等于第一配重块（31），所述第二配重块（41）的数量等于第一配重块（31）的数量。2.根据权利要求1所述的一种演示转动惯量的科普装置，其特征在于：所述上滚轮（30）沿着第一限位孔（21）限定的方向向下滚动，所述下滚轮（40）沿着第二限位孔（22）限定的方向向下滚动。3.根据权利要求2所述的一种演示转动惯量的科普装置，其特征在于：在两个竖板（20）靠近第一限位孔（21）的那一侧设置有控制上滚轮（30）和下滚轮（40）同时滚动的操作组件（50），所述操作组件（50）包括横截面为U形的滑槽（51），所述滑槽（51）套设在两个竖板（20）的同一侧，所述竖板（20）的上下两端分别设置有竖直的第三限位孔（25），所述滑槽（51）与竖板（20）之间沿着第三限位孔（25）限定的方向滑动连接；所述竖板（20）还设置有与第一限位孔（21）上端相连通的上缓冲孔（23），所述上缓冲孔（23）为梯形结构，所述上缓冲孔（23）的小底端与第一限位孔（21）的上端连通，所述上缓冲孔（23）的大底边设置成第一竖边（231），所述上缓冲孔（23）的下腰边与第一限位孔（21）的下边齐平，所述上缓冲孔（23）的上腰边设置成第一斜边（232），所述第一斜边（232）与第一限位孔（21）的上边之间的夹角为钝角；所述竖板（20）还设置有与第二限位孔（22）上端相连通的下缓冲孔（24），所述下缓冲孔（24）为梯形结构，所述下缓冲孔（24）的小底端与第二限位孔（22）的上端连通，所述下缓冲孔（24）的大底边设置成第二竖边（241），所述下缓冲孔（24）的下腰边与第二限位孔（22）的下边齐平，所述下缓冲孔（24）的上腰边设置成第二斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾祎璠，
申请(专利权)人：艾祎璠，
类型：发明
国别省市：安徽,34