[发明专利]伯努利方程验证仪

说明书

技术领域

本发明属于教学仪器，尤其涉及一种可以验证伯努利方程的实验装置。

背景技术

伯努利方程是流体力学中非常重要的一个方程。它是在忽略流体粘滞性的前提下导出的关于流体流动性的基本方程。对于实际流体，只要其粘滞性足够小，伯努利方程就可以应用。由于水，酒精，空气这一类“稀薄”的流体粘滞性常可忽略，因而应用伯努利方程可以很好的解释由这一类流体的流动性导致的许多自然现象。但是，在目前的高校物理教学中，有些高校不安排伯努利方程的验证实验，有些高校则是通过汾丘里管用液体验证。后者的实验方案存在着实验成本高，设备占地面积大，实验现象不直观等不足和缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单，实验现象直观可感，验证有效而又成本低廉的伯努利方程验证仪。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种伯努利方程验证仪，包括一个箱体，箱体的正面上有入风口，箱体的侧面上有一个出风口，出风口呈矩形，还包括一个圆球，圆球与连杆固连，连杆的上端与出风口所在的侧面铰接，圆球的直径小于出风口的高度，圆球在侧面上的正投影位于出风口上边的延长线与下边的延长线之间，且不与出风口相交。

圆球中心的高度与出风口中心的高度相同。

所述的箱体为长方体。

入风口中心到出风口所在侧面的距离大于箱体正面中心到出风口所在的侧面的距离。

入风口的中心和箱体正面的中心位于同一水平线上。

在出风口所在的侧面上有刻度盘，连杆与出风口所在侧面的铰接点为刻度盘的圆心。

出风口所在侧面的顶部装有支架，支架上铰接有一支杆，连杆上端与支杆相连，该侧面上有刻度盘，支杆的中心为刻度盘的圆心。

出风口所在侧面的顶部装有支架，支架上有一支杆，连杆上端与支杆铰接，该侧面上有刻度盘，支杆的中心为刻度盘的圆心。

采用上述技术方案的伯努利方程验证仪，结构简单，制造成本低廉，而在实验时操作简单，实验现象直观可感。该装置既适合高校物理教学，作为一个验证实验进行推广，又适合工程研究人员对伯努利方程进行实验验证。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为圆球受力分析图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示的伯努利方程验证仪，包括一个箱体2，箱体为长方体，箱体2的正面上有入风口1，箱体的侧面上有一个出风口3，出风口3呈矩形，入风口1的中心和箱体正面的中心位于同一水平线上，入风口中心到出风口所在的侧面的距离大于箱体正面中心到出风口所在的侧面的距离。还包括一个圆球4，圆球4与连杆5固连，出风口所在侧面的顶部装有支架6，支架6上的一侧铰接有一支杆8，连杆5上端与支杆8相连，为方便读出圆球偏转的角度，该侧面上有刻度盘7，支杆8的中心为刻度盘的圆心。如图3所示，圆球5中心的高度接近于出风口3中心的高度，最好是二者高度相同，圆球5的直径小于出风口的高度，圆球在侧面上的正投影位于出风口上边的延长线与下边的延长线之间，且不与出风口相交。

箱体也可以是正方体，或者可以是其它任意形状，但应使入风口尽可能远离出风口，以保证出风口处气流的均匀稳定。

连杆与箱体的连接除采用上述方式外，也可以用其它方式，比如支杆固定在支架上，支架上装有轴承或轴套，连杆上端与轴承或轴套相连；或者是：不安装支架，只将支杆一端固定在箱体上，支架上装有轴承或轴套，连杆上端与轴承或轴套相连。

还可采用更简单的结构：不用支架和支杆，而是连杆上端有一段水平杆，该水平杆直接铰接在箱体上部，铰接点为刻度盘的圆心。

圆球的直径不宜过小，由于圆球受到的气体压力与受力面积成正比，当其直径过小时，容易受摩擦力及环境条件的干扰，从而影响实验结果。圆球直径过大时，比如接近或超过出风口的高度时，则其受到的压强会不均衡，也会影响实验结果。圆球的直径与出风口高度的比值在1∶2到1∶5之间为佳。

本发明的工作原理如下：

由于气体是非常稀薄的流体，所以其粘滞性可以忽略。在流速恒定的条件下，可以认为气体为不可压缩的流体。根据伯努利方程