一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置制造方法及图纸

一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，属实验装置领域。包括固定座、固定架、若干根摆线和对应的若干个摆球；其在固定架的上横梁上，可滑动地设置若干个调整装置；在摆线和摆球之间设置一个连接件；摆球经连接件、摆线和调整装置，与固定架的上横梁连接；在固定架上横梁的长度方向上，两个相邻的调整装置之间的间距可调节。其通过设置调整装置和连接件，使得牛顿摆装置可以方便地更换不同大小的摆球，两相邻摆线的间距可任意调整，可在更换不同大小的摆球后仍能保证各个摆球之间紧密排列；且能方便地调整各根摆线的长度。可广泛用于牛顿摆装置的设计和制造领域。

A Newtonian pendulum device for changing the pendulum ball and adjusting the length of the cycloid

【技术实现步骤摘要】
一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置
本技术属于教育或演示用具装置领域，尤其涉及一种用于物理实验演示用的牛顿摆装置。
技术介绍
牛顿摆是19世纪60年代专利技术的一种桌面演示装置，五个质量相同的摆球由摆线固定，彼此紧密排列。当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球，最左边的球将被弹出，并仅有最左边的球被弹出。当然此过程也是可逆的，当摆动最左侧的球撞击其它球时，最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其他球时，最左侧的两个球会被弹出。牛顿摆可以近似看做完全弹性碰撞。在理想情况下，完全弹性碰撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。如果两个碰撞小球的质量相等，联系动量守恒和能量守恒方程时可解得：两个小球碰撞后交换速度。如果被碰撞的小球原来静止，则碰撞后该小球具有了与碰撞小球一样大小的速度，而碰撞小球则停止。多个小球碰撞时可以进行类似的分析。实际上，牛顿摆并不是一个封闭系统，金属球仍然受到重力的作用，会使小球弹开的速度减缓，直至停止(此时动量不守恒)。当最后一个球无法继续传递动量与能量，它就被弹开。当它运动到最高点时，它只蕴含势能，而动能减少到零，重力使它向下运动，循环再次开始。为了验证此结论的共性，在物理实验中往往需要更换不同质量的摆球和改变摆线的长度。图1中，给出了传统牛顿摆装置的整体结构示意图。其包括固定座1、设置在固定座上的两个相互平行的门型固定架4、摆线3和若干个摆球2；其中，每个摆球通过摆线，分别与两个门型固定架的上横梁对应连接。由于传统牛顿摆装置中的摆球与摆线间是采用胶水粘结，摆线和固定架间也使用胶水粘接。若更换另一组质量不同的摆球，需将原来一组摆球从固定架上破坏性的拆掉，换上新的摆球和摆线。在实际操作中，由于牛顿摆装置的五个小球需紧密排列，更换好摆球后需调整小球间的间距，还要调整小球的重心。调整起来十分困难，即便能调整好，在用胶水粘接过程中有可能发生变化，使得更换失败。同样，改变摆线长度也会遇到同样的困扰。如何能够方便地更换摆球和调整摆线长度，是实际实验演示工作中急待解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置。其通过设置调整装置和连接件，使得牛顿摆装置可以方便地更换不同大小的摆球，两相邻摆线的间距可任意调整，可在更换不同大小的摆球后仍能保证各个摆球之间紧密排列；且可方便地调整各根摆线的长度。本技术的技术方案是：提供一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，包括固定座、设置在固定座上的两个相互平行的门型固定架、摆线和若干个摆球；其中，所述摆线的两端分别与两个门型固定架的上横梁对应连接，所述的摆球通过摆线，悬挂在两个门型固定架之间；其特征是：在至少一个固定架的上横梁上，可滑动地设置有若干个调整装置；在摆线和摆球之间设置一个连接件；所述的摆球，经连接件、摆线和调整装置，与所述门型固定架的上横梁连接。具体的。在所述的固定架上，所述调整装置的数量，等于摆球的数量。进一步的，在所述的每个固定架上，所述调整装置的数量，等于摆球的数量。其所述的调整装置可滑动地设置在固定架的上横梁上，在固定架上横梁的长度方向上，两个相邻的调整装置之间的间距可调节。进一步的，所述的调整装置包括一滑动块，所述的滑动块设置在固定架的上横梁上，在滑动块的一侧设置有固定螺钉，所述的滑动块经固定螺钉固定在固定架的上横梁上；在滑动块上设置有摆线贯穿孔和摆线固定装置；所述摆线的上端，贯穿所述的摆线贯穿孔，并经所述的摆线固定装置固接在所述的滑动块上。所述的摆线固定装置包括中空的固定柱，固定柱的下端与调整装置中的滑动块固定连接，在固定柱的纵向中心设置有一摆线贯穿通道，固定柱的上端设置有一个圆锥形的带有开槽的收口结构，在带有开槽的收口结构的外周，设置有一个锁紧螺母；所述摆线的上端，被所述的带有开槽的收口结构和锁紧螺母紧固在固定柱的上端，构成摆线上端的固定端。进一步的，在每根上横梁上，沿着上横梁的长度方向，任意两个相邻调整装置纵向中心之间的间距，等于对应两个摆球的半径距离之和。其所述固定架的上横梁上，设置有摆线贯穿槽。其所述连接件的下端，与摆球固定连接；所述连接件的上端，与摆线固定连接。进一步的，在所述连接件的上端，设置有连通孔，所述的摆线贯穿连通孔设置；所述摆线的首尾两端，分别与设置在两个门型固定架上横梁上的调整装置对应连接。与现有技术比较，本技术的优点是：1.本技术方案中摆球与摆线的下端之间，通过连接件相连；连接件与摆球之间，采用螺纹连接，方便了改换不同直径或不同材质的摆球；2.摆线的上端固定在调整装置上，调整装置可滑动地固定在固定架上，从而可以方便地调整摆球间的间距，实现不同直径的摆球都能紧密相连；3.在固定柱的顶部，采用圆锥形的带有开槽的收口结构和锁紧螺母相结合，随着锁紧螺母的松紧转动，可以方便的使贯穿其中的摆线及护线套自由地滑动或紧固，从而实现了摆线长度的调整功能；4.通过分别调节对应摆线的长度，还可以微调五个摆球的重心，使各个摆球重心的高度一致，保证实验的严谨性和可信度，实验的可重复性好；5.在摆线固定装置中的摆线外周设置有由弹性较好摩擦力较大的护线套进行保护，既可延长摆线的使用寿命，又可以增加摆线与摆线固定装置之间的摩擦力，防止摆线在摆动过程中产生滑动。附图说明图1是传统牛顿摆装置的整体结构示意图；图2是本技术改进后牛顿摆的整体结构示意图；图3是本技术中固定架上横梁的横截面结构示意图；图4是本技术中调整装置的剖视结构示意图；图5是本技术中摆球与摆线的连接结构示意图；图6是本技术中摆线固定装置的分解结构示意图。图中1为固定座，2为摆球，21为摆球内螺纹孔，3为摆线，4为固定架，4A为上横梁，41为摆线贯穿槽，42为固定槽，5为调整装置，51为滑动块，52为固定螺钉，53为摆线固定装置，54为摆线贯穿孔，531为固定柱，532为护线套，533为锁紧螺母，5311为外螺纹，5312为带有开槽的收口结构，5313为摆线贯穿通道，6为连接件，61为连接件的外螺纹结构。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步说明。图1中，给出了现有传统牛顿摆装置的整体结构示意图。由图可知，每个摆球2均与摆线3固定连接；每根摆线的首尾两端，分别与两个固定架(可分别称为第一固定架和第二固定架，即图中在下方的那个固定架，和图中在上方的那个固定架)的上横梁对应固定连接，在两个并列、平行设置的门型固定架之间，构成一个V字形结构(沿着固定架上横梁的长度方向来看)；其摆球构成V字形结构的底部尖端，每根摆线的前半段和后半段，分别构成V字的两臂，第一、第二固定架的两个上横梁，构成V字形结构的上部顶端。明显地，在第一或第二固定架的上横梁上，沿着上横梁的长度方向，每两根相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，包括固定座、设置在固定座上的两个相互平行的门型固定架、摆线和若干个摆球；其中，所述摆线的两端分别与两个门型固定架的上横梁对应连接，所述的摆球通过摆线，悬挂在两个门型固定架之间；其特征是：/n在至少一个固定架的上横梁上，可滑动地设置有若干个调整装置；/n在摆线和摆球之间设置一个连接件；/n所述的摆球，经连接件、摆线和调整装置，与所述门型固定架的上横梁连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，包括固定座、设置在固定座上的两个相互平行的门型固定架、摆线和若干个摆球；其中，所述摆线的两端分别与两个门型固定架的上横梁对应连接，所述的摆球通过摆线，悬挂在两个门型固定架之间；其特征是：
在至少一个固定架的上横梁上，可滑动地设置有若干个调整装置；
在摆线和摆球之间设置一个连接件；
所述的摆球，经连接件、摆线和调整装置，与所述门型固定架的上横梁连接。


2.按照权利要求1所述的方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，其特征是在所述的固定架上，所述调整装置的数量，等于摆球的数量。


3.按照权利要求2所述的方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，其特征是在所述的每个固定架上，所述调整装置的数量，等于摆球的数量。


4.按照权利要求1所述的方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，其特征是所述的调整装置可滑动地设置在固定架的上横梁上，在固定架上横梁的长度方向上，两个相邻的调整装置之间的间距可调节。


5.按照权利要求1所述的方便更换摆球和调整摆线长度的牛顿摆装置，其特征是所述的调整装置包括一滑动块，所述的滑动块设置在固定架的上横梁上，在滑动块的一侧设置有固定螺钉，所述的滑动块经固定螺钉固定在固定架的上横梁上；在滑动块上设置有摆线贯穿孔和摆线固定装置；所述摆线的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鸿儒，
申请(专利权)人：袁鸿儒，
类型：新型
国别省市：上海;31