[实用新型]一种方便验证球体体积公式的计时沙漏

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种沙漏，具体为一种方便验证球体体积公式的计时沙漏。

背景技术

沙漏是古人发明的一种计时装置。沙漏一般由上、下两个玻璃球通过中间一个狭窄的连接管道联结 构成，其中一个玻璃球内装有沙子，利用沙子从上玻璃球全部流入下玻璃球所需的时间来计时。使用沙漏 时，由于缺乏计时提醒功能，使用者需要不停地盯着沙漏看是否到时间，由此带来不便。另外，传统沙漏 的功能较为单一，有待进一步开发。

发明内容

本实用新型的目的，是改进现有的沙漏，增加其功能，开发一种方便验证球体体积公式的计时沙漏。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种方便验证球体体积公式的计时沙漏，包括沙漏本体和用于固定沙漏本体的沙漏架，所述沙漏本 体包括空心球、空心圆柱和设于空心球、空心圆柱内的可流动物质，空心球底部和空心圆柱上表面的中部 均开有小孔并通过连接管上下连接成一体；所述空心圆柱的底面直径和高度相等，均等于空心球的直径； 所述可流动物质为有色液体，其总体积等于空心球的体积；所述连接管外表面固定有用于检测连接管内是 否有物质流过的监测器，沙漏架上固定有蜂鸣器，蜂鸣器与监测器电相连。计时开始后，当检测到连接管 内不再有物质流过时，监测器触发蜂鸣器发出计时结束的提醒声。

所述沙漏架上还设有用于读取空心球和空心圆柱几何尺寸的长度标尺，以及与液面高度对应的用于 沙漏实时计时的时间标尺。

本实用新型用于验证球体体积公式的原理如下：一个直径为D的球体的体积为V_球＝πD³/6,而一个底 面直径为D、高为D的圆柱体的体积为底面积乘高，即V_柱＝(πD²/4)D＝πD³/4,故球体与其外切圆柱体的 体积之比为V_球：V_柱＝2:3。因此，当位于空心球内的有色液体全部流入空心圆柱时，液面正好位于空心圆 柱三分之二的高度，通过验证该关系，利用圆柱体的体积计算公式即可求得球体体积公式。

本实用新型的有益效果是：本实用新型既可用于计时，还增加了计时结束时的声音提醒功能，又可 方便地验证球体体积公式，可用于几何数学中球体体积的教学演示，拓展了传统沙漏的功能和用途。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的构成示意图。

图2是验证球体体积的示意图。

图中：1.空心球，2.空心圆柱，3.连接管，4.沙漏架，5.可流动物质，31.监测器，32.蜂鸣器， 41.长度标尺，42.时间标尺。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括沙漏本体和用于固定沙漏本体的沙漏架4，沙漏本体包括空心球1、空 心圆柱2和设于空心球1、空心圆柱2内的可流动物质5，空心球1底部和空心圆柱2上表面的中部均开 有小孔并通过连接管3上下连接成一体。空心圆柱2的底面直径和高度相等，均等于空心球1的直径。为 方便观察，可流动物质5为有色液体，其总体积等于空心球1的体积；连接管3的外表面固定有用于检测 连接管3内是否有物质流过的监测器31，沙漏架4上固定有蜂鸣器32，蜂鸣器32与监测器31电相连。 计时开始后，当检测到连接管3内不再有物质流过时，监测器31触发蜂鸣器32发出计时结束的提醒声。

沙漏架4上还设有用于读取空心球1和空心圆柱2几何尺寸的长度标尺41，以及与液面高度对应的 用于沙漏实时计时的时间标尺42。

如图2所示，当位于空心球1内的液体全部流入空心圆柱2内时，液面正好位于空心圆柱2高度(设 为D)的三分之二位置处，故球体体积为V_球＝(πD²/4)(2D/3)＝πD³/6。