[实用新型]麦克斯韦滚摆设备

说明书

技术领域

本发明涉及仪器领域，尤其是涉及一种麦克斯韦滚摆设备。

背景技术

在物理实验教学中，动能与势能的转化演示实验设备一般采用麦克斯韦滚摆。现有的麦克斯韦滚摆设备是用双手捻动滚摆轴，通过摆线缠绕滚摆轴至最高点，然后松开，通过滚摆的转速的变化，来演示势能和动能的转化关系，虽然能够达到演示目的，但空气阻力会严重影响滚摆的平动动能和转动动能，从而使滚摆损失较多的能量。更为重要的是，用双手释放滚摆时，不可避免的左右摇摆或扭转滚摆，使之不能平稳下落，严重影响演示效果。

实用新型内容

本发明提供了一种麦克斯韦滚摆设备，其包括：覆盖在所述麦克斯韦滚摆的整个表面上的凹坑，该凹坑为椭圆形，长半径为0.7厘米，短半径为0.4厘米，每个坑的深度为0.3厘米，交错排列在该麦克斯韦滚摆的表面，各个凹坑之间的间距为0.4厘米。

优选的，本发明的麦克斯韦滚摆设备还包括：两个横杆固定环、横杆、横杆齿轮、两根摆线、滚摆轴、电机、电机转轴、电机齿轮，该麦克斯韦滚摆设备安装在玻璃柜中，该两个横杆固定环固定在玻璃柜的顶部，横杆贯穿在该两个横杆固定环之间，该横杆可以在固定环里转动，横杆齿轮通过螺丝和横杆固定在一起，每根摆线的一端固定于横杆上，其另一端和滚摆轴相连，电机固定在玻璃柜的侧壁上，电机转轴上固定有一个电机齿轮。

优选的，所述横杆的中间部分绕着横杆有一个环形凹槽，使得滚摆的头部能够进入该凹槽中，所述电机转轴的一端为扁平状，所述滚摆轴的两端各有一个狭槽，该狭槽的内部为扁平形状，使得电机转轴的一端能够紧密插入到该狭槽中。

本发明的麦克斯韦滚摆设备可以有效地减小了空气阻力对动能与势能的转化演示的不利影响，而且还可以消除人工因素对滚摆演示效果的负面影响，使实验演示效果更加理想。

附图说明

图1示意性示出了本发明的麦克斯韦滚摆设备。

具体实施方式

如图1所示，本发明的麦克斯韦滚摆设备包括：覆盖在所述麦克斯韦滚摆的整个表面上的凹坑，该凹坑为椭圆形，长半径为0.7厘米，短半径为0.4厘米，每个坑的深度为0.3厘米，交错排列在该麦克斯韦滚摆的表面，各个凹坑之间的间距为0.4厘米。

在本发明的麦克斯韦滚摆的表面上按上述规则排布的凹坑可以减少空气的阻力。

当麦克斯韦滚摆下降或上升时，其前方会有一个高压区，与此同时，其后方会有一个紊流尾流区，在此紊流尾流区域气流起伏扰动，导致滚摆后方的压力较低。紊流尾流区的范围越小，滚摆后方的压力就越大，空气对滚摆的阻力就越小。在本发明的麦克斯韦滚摆的表面上设计的凹坑排布可以使空气形成一层紧贴该滚摆表面的薄薄的紊流边界层，这使得平滑的气流顺着滚摆多往后走一些，从而大大减小了紊流尾流区的范围。因此，与现有的麦克斯韦滚摆相比，本发明所提供的麦克斯韦滚摆设备所受到的空气阻力是现有的麦克斯韦滚摆的一半，甚至更低。

另外，本发明的麦克斯韦滚摆设备还可以包括：两个横杆固定环1、横杆3、横杆齿轮4、两根摆线5、滚摆轴6、电机7、电机转轴8、电机齿轮9。此时，该麦克斯韦滚摆设备安装在玻璃柜2中。

该两个横杆固定环1固定在玻璃柜2的顶部，横杆3贯穿在该两个横杆固定环1之间，该横杆可以在固定环里转动，横杆齿轮4通过螺丝和横杆3的一端固定在一起，每根摆线5的一端固定于横杆3上，另一端和滚摆轴6相连，电机7固定在玻璃柜2的侧壁上，电机转轴8上固定有一个电机齿轮9。其中，所述横杆的中间部分绕着横杆有一个环形凹槽，使得滚摆的头部能够进入该凹槽中，所述电机转轴的一端为扁平状，所述滚摆轴的两端各有一个狭槽，该狭槽的内部为扁平形状，可以使得电机转轴的一端能够紧密地插入到该狭槽中。

本发明的麦克斯韦滚摆设备的操作步骤为：

1、开启电机，使电机齿轮9和横杆齿轮4啮合，带动横杆3缠绕摆线5，将滚摆拉至最高点，滚摆的头部进入横杆的凹槽中，关闭电机；

2、移动电机转轴8，使电机转轴8与滚摆轴6结合；

3、开启电机，电机反向转动，带动滚摆轴自动缠绕线圈；

4、关闭电机，移动电机转轴，使电机转轴与滚摆轴脱离；

5、滚摆平稳滑落。

设置电机，其带动滚摆轴自动缠绕摆线并且使得滚摆平稳滑落，消除人工因素对滚摆演示效果的负面影响，使实验演示效果更加理想。