[实用新型]旋转球体运动研究实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及流体力学研究领域，具体的说是一种精确度高、实验稳定性高、重复性好、可量化计算的旋转球体运动研究实验装置。

背景技术

乒乓球是生活中常见的球类运动,旋转球也是乒乓球比赛中最为常见的技术。旋转球体因受到气流和球体表面的环流相互作用，在两侧出现压力差从而影响运动轨迹，对旋转球运动规律的研究具有很高的学术及实用价值。19世纪德国物理学家马格纳斯在研究炮弹的飞行规律时观测到这一现象，所以该现象被称为“马格纳斯效应”，与之对应的压强梯度力也被命名为“马格纳斯力”。现有的对旋转球体运动规律的研究仅停留在理论分析和仿真模拟阶段，实验装置设计还非常少。现有技术虽然能大致控制球的旋转速度、旋转方向和前行速度，但其发球的各项数值精确度具有不确定性，不能保证多次实验中上述数据具有完全可重复性，因此不能定量分析影响旋转球的因素。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精确度高、实验稳定性高、重复性好、可量化计算的旋转球体运动研究实验装置。

一种旋转球体运动研究实验装置，设有基板和固定板，固定板经固定支柱设在基板的一端，其特征在于固定板依次设有弹射机构、旋转机构，固定板前方的基板上依次设有光电门激光器和带有复写纸的坐标纸，旋转机构包括调速电机、旋转底座，旋转底座上端部设有球体支撑板，旋转底座下端部为与调速电机输出轴相配合的轴套，固定板上设有通孔，调速电机与固定板固定连接，调速电机输出轴上端部经通孔与旋转底座下端部的轴套固定连接，调速电机输出轴下端部上设有与激光测速仪相配合的反光条。

本实用新型所述弹射机构包括与固定板相连接的导轨、与导轨相配合的滑块、支板、固定支架、滑杆和弹簧，滑块与支板固定连接，滑杆分别经左右两个固定支架与支板固定连接，固定支架上设有与滑杆相配合的通孔，滑杆左端设有弹射板，左右两个固定支架之间的滑杆上套有弹簧，弹簧左端与滑杆固定连接，弹簧右端与固定支架固定连接。

本实用新型所述滑杆上从右到左设有刻度线，方便读取弹簧收缩距离。

本实用新型所述支板左右两端设有螺纹孔，螺纹孔内设有与其相配合的固定螺栓，当滑块调整位置找准球的中心后，用螺栓对弹射机构进行固定。

实验过程中，将旋转球体放置在旋转底座平台上，调整弹射机构的水平位置直至与乒乓球球心对齐，将激光测速仪放置在侧面与旋转底座对齐位置，调节光电门激光器使其测量中心与乒乓球中心在同一高度并能够使乒乓球顺利通过。当关闭调速电机，将弹射机构分别拉伸至一定刻度位置，释放弹射机构，与旋转球体正碰并将其撞落在复写纸上。记录示波器上显示的读数与旋转球体的落点位置，即可模拟无旋球；当打开调速电机电源开关，调整旋转底座使平台逆（顺）时针旋转至一定转速，记录此时激光测速仪示数。将弹射机构分别拉伸至一定刻度位置，释放弹射机构，与旋转球体正碰并将其撞落在复写纸上。记录示波器上显示的读数与旋转球体的落点位置。可根据需要进行多次重复试验，具有精确度高、实验稳定性高、重复性好、可量化计算等优点。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

一种旋转球体运动研究实验装置，设有基板1和固定板3，固定板3经固定支柱2设在基板1的一端，其特征在于固定板3依次设有弹射机构、旋转机构，固定板前方的基板上依次设有光电门激光器和带有复写纸的坐标纸，旋转机构包括调速电机4、旋转底座5，旋转底座5上端部设有球体支撑板6，球体支撑板上设有旋转球体7，旋转底座下端部为与调速电机4输出轴相配合的轴套，固定板3上设有通孔，调速电机4与固定板3固定连接，调速电机输出轴8上端部经通孔与旋转底座下端部的轴套固定连接，调速电机输出轴8下端部上设有与激光测速仪相配合的反光条。本实用新型弹射机构包括与固定板相连接的导轨、与导轨相配合的滑块、支板9、固定支架10、滑杆11和弹簧12，滑块11与支板9固定连接，滑杆11分别经左右两个固定支架10与支板9固定连接，固定支架10上设有与滑杆11相配合的通孔，滑杆左端设有弹射板13，左右两个固定支架之间的滑杆11上套有弹簧12，弹簧12左端与滑杆11固定连接，弹簧12右端与固定支架固定连接。本实用新型所述滑杆上从右到左设有刻度线，方便读取弹簧收缩距离。

实验过程中，将旋转球体放置在旋转底座平台上，调整弹射机构的水平位置直至与乒乓球球心对齐，将激光测速仪放置在侧面与旋转底座对齐位置，调节光电门激光器使其测量中心与乒乓球中心在同一高度并能够使乒乓球顺利通过。当关闭调速电机，将弹射机构分别拉伸至一定刻度位置，释放弹射机构，与旋转球体正碰并将其撞落在复写纸上。记录示波器上显示的读数与旋转球体的落点位置，即可模拟无旋球；当打开调速电机电源开关，调整旋转底座使平台逆（顺）时针旋转至一定转速，记录此时激光测速仪示数。将弹射机构分别拉伸至一定刻度位置，释放弹射机构，与旋转球体正碰并将其撞落在复写纸上。记录示波器上显示的读数与旋转球体的落点位置。可根据需要进行多次重复试验，具有精确度高、实验稳定性高、重复性好、可量化计算等优点。