[发明专利]动量矩定理演示装置

说明书

技术领域

 本发明涉及教学用具，特别涉及一种用于对动量矩进行定量研究和演示的动量矩定理演示装置。

背景技术

理论力学是工科重要的必修课课之一，其中的动量矩定理让同学们在学习时感到困难，而高校中几乎没有关于动量矩定理的教学仪器，因此设计了这样一种易于操作且现象奇妙的实验仪器，帮助初学者理解动量矩定理的原理。

发明内容

本发明的目的就是一种可以通过奇妙的现象演示动量矩定理，还能定量测出电机的转矩、飞轮的转动惯量及角加速度的提供动量矩定理演示装置。

本发明的解决方案是这样的：

一种动量矩定理演示装置，具有摆杆，所述摆杆的摆动端连接有弹簧装置，所述弹簧装置的弹力拉动所述摆杆位于横向位置；在所述摆杆连接有旋转的飞轮，所述飞轮由电机带动旋转；在所述摆杆设置有指针，在与指针相应处设置有用于显示指针摆动角度的量角器。

更具体的技术方案还包括：所述弹簧装置采种弹簧的动端连接所述摆杆，弹簧的定端固定不动，使摆杆在弹簧弹力范围内摆动。

本发明的优点是可以通过奇妙的现象演示动量矩定理，还能定量测出电机的转矩、飞轮的转动惯量及角加速度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，摆杆4为铝板，一端用轴3铰接，摆杆4的摆动端连接有弹簧1，弹簧1的动端连接所述摆杆4，所述弹簧装置的弹力拉动所述摆杆4位于横向水平位置，弹簧1的定端固定不动，使摆杆4在弹簧1弹力范围内摆动；在所述摆杆4连接有旋转的飞轮2，所述飞轮2由调速电机5带动旋转；在所述摆杆4设置有指针6，在与指针6相应处设置有用于显示指针摆动角度的量角器7。

本发明进行演示时，初始状态时指针在弹簧的拉力下保持平衡。当电机起动时，调节，调速器，使电机从零逐渐加速。

根据动量矩定理有：                                               

式中L：摆杆4铝板摆动时产生的动量矩

    J：摆杆4铝板的转动惯量

    w：摆杆4铝板摆动时的角速度

    M：摆杆4铝板摆动时对轴的力矩

产生的力矩M会破坏原来的平衡，使铝板绕着这根轴向上摆动一个角度。当电机达到额定转速时，力矩M消失，铝板在重力的作用下又回到平衡。同理，当电机减速时，铝板向下摆动一个角度。这个充满趣味的实验很容易激发学生的学习兴趣。此外，还可根据本装置的已知物理量计算出其他物理量。