【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及实验设备，尤其涉及一种非线性动力学的弹跳球映射发生装置。
技术介绍
1、当一个小球在一定初始条件下落在一个高速上下振荡的平台上时，它会因平面的振荡而开始产生跳动现象，小球的跳跃高度和反弹速度极大程度上依赖于它的初始速度，释放高度，与振荡平面的碰撞恢复系数等因素。同时，振荡平台的参数如振荡频率，振幅也将对小球的跳跃产生决定性的影响。其物理本质是小球在跳动过程中下落在振荡平台曲线的不同相位处，从而依据牛顿碰撞定律获得了不同的速度，达到了不同的跳跃高度。在非线性动力学中，这是一种经典的非线性二维映射，其具有较为明显的混沌特征，即对初值极为敏感，不可预测，看似随机等特征。通常的弹跳球混沌映射展示是通过仿真手段进行的，如利用软件进行图像制作等。但是，这种现象在现实中的实际生成是较为困难的：由于高频率上下振动的平台的成本很高，且小球的跳动轨迹难以控制，使得观察者不能持续稳定地观察到小球跳动的混沌特征，同时容易造成资金浪费。
2、为此，亟需提供一种非线性动力学的弹跳球映射发生装置以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种非线性动力学的弹跳球映射发生装置，减小成本和简化装配，而且其物理特征更有利于直观展示混沌映射的物理本质。
2、为实现上述目的，提供以下技术方案：
3、非线性动力学的弹跳球映射发生装置，包括：
4、激励单元，包括底座、透明塑料管、活动棒和电磁线圈，所述活动棒设置于所述透明塑料管内并能够相对所述透明塑
5、驱动单元，包括相连接的信号发生器和功率放大器，所述功率放大器的输出端与所述电磁线圈的接线头电连接；
6、弹跳球被配置的初始条件为从所述透明塑料管内落下作用于所述活动棒的上端面并反弹。
7、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述底座包括带有第一插孔的第一支撑板、带有第二插孔的第二支撑板和支撑架，所述第一支撑板和所述第二支撑板平行且间隔设置于所述支撑架的两端，带有第三插孔的环形铁氧体磁铁设置于所述第一支撑板和所述第二支撑板之间，所述透明塑料管的下端依次穿插于所述第一插孔、所述第三插孔和所述第二插孔内。
8、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述支撑架设置有两个，每个所述支撑架上端的侧壁设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第一支撑板的所述第一插孔贯通，第一固定螺丝穿过所述第一螺纹孔与所述透明塑料管的外壁面抵接。
9、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述支撑架下端的侧壁设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与所述第二支撑板的所述第二插孔贯通，第二固定螺丝穿过所述第二螺纹孔与所述透明塑料管的外壁面抵接。
10、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述活动棒的外壁面设置有环形限位槽，橡胶圈套设于所述环形限位槽内。
11、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，至少两个所述环形限位槽间隔设置于所述活动棒，至少两个所述橡胶圈对应设置于至少两个所述环形限位槽内。
12、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述信号发生器的信号输出端与所述功率放大器的信号输入端通过信号线连接。
13、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述功率放大器的正极输出端和负极输出端通过鳄鱼钳线与所述电磁线圈的正接线头和负接线头电连接。
14、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述底座的材质为无磁性材料。
15、作为非线性动力学的弹跳球映射发生装置的可选方案，所述弹跳球的材质为玻璃或钢。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
17、本专利技术所提供的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，该装置下部是一个柱形中空的底座，其有一定高度以保证上方所放置的主要设备不会接触到桌面。在底座上插设有确定半径的透明塑料管，透明塑料管的长度应当适中，保证下端不会接触桌面的同时，又有足够的高度提供给弹跳球进行跳动。在透明塑料管中放置一根半径略小于管半径的活动棒，在透明塑料管的外壁面缠绕有电磁线圈，由于电磁线圈与驱动单元的功率放大器电连接。在实验现象演示时，只需要调整信号发生器的输出波形和输出电压，将信号频率调至与活动棒的固有频率相同，并打开功率放大器的供电开关，将一个弹性较好的弹跳球放在活动棒顶端，就可以持续观察到稳定的弹跳球跳动现象，也即非线性动力学中弹跳球映射的展示。本专利技术所提供的非线性动力学的弹跳球映射发生装置结构简单，制作简便，直观地展示了这一现象的物理特征并做了实际的演示。材料和安装成本低，能减小总体成本，便于大规模使用和推广。
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1.非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述底座(10)包括带有第一插孔(103)的第一支撑板(105)、带有第二插孔(104)的第二支撑板(102)和支撑架(101)，所述第一支撑板(105)和所述第二支撑板(102)平行且间隔设置于所述支撑架(101)的两端，带有第三插孔(901)的环形铁氧体磁铁(9)设置于所述第一支撑板(105)和所述第二支撑板(102)之间，所述透明塑料管(3)的下端依次穿插于所述第一插孔(103)、所述第三插孔(901)和所述第二插孔(104)内。
3.根据权利要求2所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述支撑架(101)设置有两个，每个所述支撑架(101)上端的侧壁设有第一螺纹孔(106)，所述第一螺纹孔(106)与所述第一支撑板(105)的所述第一插孔(103)贯通，第一固定螺丝(8)穿过所述第一螺纹孔(106)与所述透明塑料管(3)的外壁面抵接。
4.根据权利要求3所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特
5.根据权利要求2所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述活动棒(5)的外壁面设置有环形限位槽(501)，橡胶圈(6)套设于所述环形限位槽(501)内。
6.根据权利要求5所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，至少两个所述环形限位槽(501)间隔设置于所述活动棒(5)，至少两个所述橡胶圈(6)对应设置于至少两个所述环形限位槽(501)内。
7.根据权利要求2所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述信号发生器(2)的信号输出端与所述功率放大器(1)的信号输入端(13)通过信号线(14)连接。
8.根据权利要求7所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述功率放大器(1)的正极输出端(11)和负极输出端(12)通过鳄鱼钳线(15)与所述电磁线圈(7)的正接线头(71)和负接线头(72)电连接。
9.根据权利要求2-8任一项所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述底座(10)的材质为无磁性材料。
10.根据权利要求9所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述弹跳球(4)的材质为玻璃或钢。
...【技术特征摘要】
1.非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述底座(10)包括带有第一插孔(103)的第一支撑板(105)、带有第二插孔(104)的第二支撑板(102)和支撑架(101)，所述第一支撑板(105)和所述第二支撑板(102)平行且间隔设置于所述支撑架(101)的两端，带有第三插孔(901)的环形铁氧体磁铁(9)设置于所述第一支撑板(105)和所述第二支撑板(102)之间，所述透明塑料管(3)的下端依次穿插于所述第一插孔(103)、所述第三插孔(901)和所述第二插孔(104)内。
3.根据权利要求2所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述支撑架(101)设置有两个，每个所述支撑架(101)上端的侧壁设有第一螺纹孔(106)，所述第一螺纹孔(106)与所述第一支撑板(105)的所述第一插孔(103)贯通，第一固定螺丝(8)穿过所述第一螺纹孔(106)与所述透明塑料管(3)的外壁面抵接。
4.根据权利要求3所述的非线性动力学的弹跳球映射发生装置，其特征在于，所述支撑架(101)下端的侧壁设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与所述第二支撑板(102)的所述第二插孔(104)贯通，第...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浥，刘昇杰，王拴，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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