【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物体动力学实验装置的，具体涉及一种用于动力学特性研究的实验装置及其使用方法。
技术介绍
1、牛顿第二定律主要解决恒外力作用下的物体动力学问题，相关技术中用于动力学特性研究的实验装置通常是模拟在恒外力作用下物体的运动状态，以分析在恒外力作用下的物体动力学特性；在实际应用中，物体常常变外力作用下产生运动，需要求解物体在变外力作用下的动力学问题，因此，亟需一种用于模拟物体在变外力下运动状态的实验装置，以对变外力下物体的动力学特性进行分析。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本专利技术的实施例提出一种用于动力学特性研究的实验装置，可以模拟在变外力作用下物体的运动状态，以便研究在变外力作用下物体的动力学特性。
3、本专利技术实施例的用于动力学特性研究的实验装置包括架体、移动件和容器；所述架体包括用于放置实验物体的实验平台，所述移动件具有插接部和连接部，所述连接部用于与所述实验物体连接；所述容器与所述架体连接，所述容器用于容纳液体，所述容器具有相互连通的第一连通段和第二连通段，所述第一连通段沿上下方向延伸，所述第二连通段沿水平方向延伸，所述第二连通段远离所述第一连通段的一端具有开口，所述插接部封堵所述开口且相对所述第二连通段沿水平方向可移动。
4、在一些实施例中，所述用于动力学特性研究的实验装置还包括第一位移检测装置和第二位移检测装置，所述第一位移检测装置和所述第二位移检测装置均与所述架体
5、在一些实施例中，所述第一位移检测装置包括反射片和第一激光测距仪，所述反射片设于所述第一连通段内，所述反射片的密度小于所述第一连通段内液体的密度；所述第一激光测距仪设于所述反射片的上侧，所述第一激光测距仪用于向所述反射片发射激光并接收所述反射片反射的激光。
6、在一些实施例中，所述第二位移检测装置包括第二激光测距仪，所述第二激光测距仪设于所述移动件远离所述容器的一侧，所述第二激光测距仪用于向所述实验物体发出激光并接收所述实验物体反射的激光。
7、在一些实施例中，所述用于动力学特性研究的实验装置还包括阀体，所述阀体与所述第二连通段连接，以控制所述第二连通段的通断。
8、在一些实施例中，所述第一连通段的下端与所述第二连通段的下侧等高。
9、在一些实施例中，所述移动件包括连接板，所述连接板的其中一个表面与所述插接部连接，所述连接板的另一个表面形成所述连接部。
10、在一些实施例中，所述实验平台包括配合部，所述配合部为配合槽或配合凸起，所述配合部用于与所述实验物体滑动配合。
11、本专利技术实施例还提出一种如上述任一实施例中的实验装置的使用方法，包括以下步骤：
12、将所述实验物体放置在所述实验平台，且与所述连接部连接；
13、向所述容器内注入液体，直至所述第一连通段内液体的液位达到预设液位；
14、所述第一连通段内的液体在重力作用下流动，通过所述移动件推动所述实验物体沿水平方向移动；
15、在所述实验物体相对所述实验平台移动的过程中，获取预设时刻所述实验物体所受到的合外力f1，f1＝ρgh-f，其中，ρ为液体的密度，g为重力加速度，h为预设时刻时所述第一连通段内液体的液位，f为所述实验物体与所述实验平台之间的摩擦力。
16、在一些实施例中，所述的实验装置的使用方法还包括以下步骤：
17、逐渐向所述容器内注入液体，获取所述实验物体开始移动时所述第一连通段内液体的液位h，得到所述摩擦力f＝ρgh。
18、本专利技术实施例的用于动力学特性研究的实验装置，在实验时，首先需要将实验物体放置在实验平台上并与连接部连接，然后向容器内注入液体，液体在第一连通段内的液体在重力作用下移动，液体流入第二连通段内并对实验物体施加推力，进而推动实验物体沿水平方向移动。
19、在实验物体移动的过程中，实验物体受到合外力为f1，f1＝ρgh-f，其中，ρgh为液体施加于实验物体的水平推力，f为实验物体与实验台之间的摩擦力，由此可知，实验物体受到的水平推力与第一连通段内的液位成正比。实验过程中，第一连通段内的液位逐渐下降，则实验物体受到的水平推力逐渐减小，实验物体所受的合外力逐渐变化，从而能够模拟实验物体在变外力作用下的运动状态，以便研究变外力作用下实验物体的动力学特性。
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1.一种用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，还包括第一位移检测装置和第二位移检测装置，所述第一位移检测装置和所述第二位移检测装置均与所述架体连接，所述第一位移检测装置用于检测所述第一连通段(31)内的液体的液位，所述第二位移检测装置用于检测所述实验物体(20)的位置。
3.根据权利要求2所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，所述第一位移检测装置包括：
4.根据权利要求2所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，所述第二位移检测装置包括第二激光测距仪(43)，所述第二激光测距仪(43)设于所述移动件(2)远离所述容器(3)的一侧，所述第二激光测距仪(43)用于向所述实验物体(20)发出激光并接收所述实验物体(20)反射的激光。
5.根据权利要求1所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，还包括阀体(5)，所述阀体(5)与所述第二连通段(32)连接，以控制所述第二连通段(32)的通断。<...
【技术特征摘要】
1.一种用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，还包括第一位移检测装置和第二位移检测装置，所述第一位移检测装置和所述第二位移检测装置均与所述架体连接，所述第一位移检测装置用于检测所述第一连通段(31)内的液体的液位，所述第二位移检测装置用于检测所述实验物体(20)的位置。
3.根据权利要求2所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，所述第一位移检测装置包括：
4.根据权利要求2所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，所述第二位移检测装置包括第二激光测距仪(43)，所述第二激光测距仪(43)设于所述移动件(2)远离所述容器(3)的一侧，所述第二激光测距仪(43)用于向所述实验物体(20)发出激光并接收所述实验物体(20)反射的激光。
5.根据权利要求1所述的用于动力学特性研究的实验装置(100)，其特征在于，还包括阀体(5)，所述阀体(5)与所述第二连通段(32)连接，以控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐楚开，徐亚军，
申请(专利权)人：中国人民大学附属中学朝阳学校，
类型：发明
国别省市：
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