專利名稱：一種搖π計算器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)儀器，具體講涉及一種圓周率π的計算裝置，尤其涉及一種 搖η計算器。
背景技術(shù)：
圓周率，一般以π來表示，是一個在數(shù)學(xué)及物理學(xué)普遍存在的數(shù)學(xué)常數(shù)。它定義 為圓形之周長與直徑之比。它也等于圓形之面積與半徑平方之比。是精確計算圓周長、圓 面積、球體積等幾何形狀的關(guān)鍵值。古代著名數(shù)學(xué)家祖沖之把圓周率推算到準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后7位程度。據(jù)《隋 書·律歷志》記載，祖沖之確定了圓周率的真值在兩個近似值之間，即3. 1415926 < π < 3. 1415927。這在當(dāng)時世界上非常先進(jìn)，直到一千年以后，十五世紀(jì)阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家阿 爾 卡西(？ -1436)和上六世紀(jì)法國數(shù)學(xué)家韋達(dá)(1540-1603)才打破了祖沖之的記錄。祖沖之提出的圓周率π = 355/113比荷蘭人安托尼茲(1527-1607)早一千年，在 西方數(shù)學(xué)史上，^ = 355/113卻習(xí)慣被稱為“安托尼茲率”。圓周率是分子分母都在1000以 內(nèi)的分?jǐn)?shù)形式的圓周率最佳近似值，用它進(jìn)行計算，滿足一定精度的要求，并且非常簡便。針對目前圓周率的測量，用皮尺逐個量大小不等的幾個圓形物品，計算出周長和 直徑，在利用周長和直徑計算出他們的比值，就得到圓周率，不過在操作過程中比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種搖π計算器，采用目前市場通用的電氣元器件即可制造采樣、 計算、顯示單元，工藝簡單、成本低廉；本發(fā)明的搖η計算器也可通過手工轉(zhuǎn)動，人工數(shù)數(shù) 得到圈數(shù)，有利于提高學(xué)生們的積極性，并且該搖η計算器采用模塊化設(shè)計，方便學(xué)生自 己組裝，為教學(xué)帶來方便。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下方案予以實(shí)施一種搖π計算器，其改進(jìn)之處在于，所述搖π計算器包括圓柱體1、正六邊體2和 傳動皮帶3 ；所述圓柱體1和正六邊體2通過傳動皮帶3連接；設(shè)定所述圓柱體1的半徑為 3R ；所述正六邊體2中正六邊形的外接圓半徑為R ；將所述半徑為3R的圓形柱體1作為主 動輪，外接圓半徑為R的正六邊形的正六邊體2作為從動輪；所述搖π計算器用光電采樣 設(shè)備進(jìn)行自動計數(shù)、計算及顯示；所述光電采樣設(shè)備固定在圓柱體1和正六邊體2的側(cè)面； 所述光電采樣設(shè)備包括采樣器、控制器和顯示器；所述搖η計算器采用模塊化設(shè)計；所述 搖η計算器采用延展圓周長逼近圓周率。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述光電采樣設(shè)備固定時，在圓柱體1和 正六邊體2的側(cè)面沿圓半徑方向設(shè)定指示線。本發(fā)明提供的第二種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述顯示器是LED數(shù)碼管顯示器。本發(fā)明提供的第三種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述控制器與采樣器和顯示器連接。本發(fā)明提供的第四種優(yōu)選的技術(shù)方案是手動轉(zhuǎn)動所述搖π計算器，人工數(shù)數(shù)得到圓柱體1和正六邊體2的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是本發(fā)明提供的一種搖π計算器采用目前市場通用的電氣元器件即可制造采樣、 計算、顯示單元，工藝簡單、成本低廉；除了用光電采樣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動計數(shù)計算外，本發(fā)明的 搖η計算器也可通過手工轉(zhuǎn)動，人工數(shù)數(shù)得到圈數(shù)，有利于提高學(xué)生們的積極性；通過手 工轉(zhuǎn)動，展示圓周率的計算過程，直觀生動并且該搖η計算器采用模塊化設(shè)計，方便學(xué)生 自己組裝，為教學(xué)帶來方便。


圖1是搖π計算器模型側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是搖π計算器模型側(cè)視示意圖，該搖π計算器包括圓柱體1、正六邊體2和 傳動皮帶3 ；圓柱體1和正六邊體2通過傳動皮帶3連接。本發(fā)明提供的搖π計算器設(shè)定圓柱體1的半徑為3R，正六邊體2中的正六邊形的 外接圓半徑為R。則由幾何原理可知正六邊體的周長C1 = 6R ；圓柱體的周長C2 = 6 π R ；圓柱體的周長與正六邊體的周長之比即為π。由上述原理可知，制做半徑為3R的圓柱體，再制做一個正六邊體，正六邊體中的 正六邊形的外接圓的半徑為R。將半徑為3R的圓柱體與外接圓半徑為R的正六邊體放置在 同一平面上，使圓柱體和正方體自由轉(zhuǎn)動，兩者之間通過傳動皮帶連接，將半徑為3R的圓 柱體作為主動輪，外接圓半徑為R的正六邊體作為從動輪，進(jìn)行轉(zhuǎn)動，則圓柱體轉(zhuǎn)過的距離 與正六邊體轉(zhuǎn)過的距離相等，假設(shè)此時圓柱體轉(zhuǎn)了 M圈，正六邊體轉(zhuǎn)了 N圈，M和N均為正 整數(shù)，則 C2*M = C1*N，可知 6 π R*M = 6RN,所以 ji = Ν/Μ。由于M及N只取整數(shù)，所以M和N越小π值誤差越大，M和N越大，π值誤差越小， 即搖的圈數(shù)越多η值越精確，分別累加圓柱體和正六邊體轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，最后把圈數(shù)相除即 可得到π。本發(fā)明提供的一種搖π計算器，用一套光電采樣設(shè)備簡單的實(shí)現(xiàn)自動計數(shù)、計算 及顯示功能，其一套光電采樣設(shè)備設(shè)計方案為一套光電采樣設(shè)備包括兩個光電采樣裝置， 分別在圓柱體及正六邊體的側(cè)面沿圓半徑方向刻上指示線，把兩個光電采樣裝置分別固定 在圓柱體及正六邊體的側(cè)面，把采樣器連接到一個控制器中，控制器可以完成信號輸入、計 算并把Μ、N隨及π值顯示在LED數(shù)碼管顯示器上，Μ、N值為正整數(shù)，根據(jù)π的值可知，顯 示器為固定1位整數(shù)，小數(shù)位越多，顯示的η將越精確，此裝置能計算的最精確η值受顯 示器的影響，顯示器位數(shù)越多顯示越精確；每當(dāng)刻線轉(zhuǎn)過采樣器一次，控制器接收到信號后 立即更新Μ、N值及π的值。圓柱體側(cè)面圓的半徑為3R，正六邊體側(cè)面的正六邊形的外接 圓半徑為R，在刻指示線時都是沿圓半徑方向。本發(fā)明提供的搖π計算器通過轉(zhuǎn)動正六邊體從而帶動圓柱體的轉(zhuǎn)動，利用它們 走過的距離相等的原理，持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)動，通過正六邊體和圓柱體轉(zhuǎn)動圈數(shù)的比值得到越來越精確的圓周率η的值。 最后應(yīng)該說明的是結(jié)合上述實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制。所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修 改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種搖η計算器，其特征在于，所述搖η計算器包括圓柱體(1)、正六邊體( 和傳 動皮帶(3)；所述圓柱體(1)和正六邊體( 通過傳動皮帶C3)連接；設(shè)定所述圓柱體(1) 的半徑為3R ；所述正六邊體O)中正六邊形的外接圓半徑為R ；將所述半徑為3R的圓形柱 體(1)作為主動輪，外接圓半徑為R的正六邊形的正六邊體(2)作為從動輪；所述搖π計 算器用光電采樣設(shè)備進(jìn)行自動計數(shù)、計算及顯示；所述光電采樣設(shè)備固定在圓柱體(1)和 正六邊體O)的側(cè)面；所述光電采樣設(shè)備包括采樣器、控制器和顯示器；所述搖η計算器 采用模塊化設(shè)計；所述搖η計算器采用延展圓周長逼近圓周率。
2.如權(quán)利要求1所述的一種搖η計算器，其特征在于，所述光電采樣設(shè)備固定時，在圓 柱體(1)和正六邊體O)的側(cè)面沿圓半徑方向設(shè)定指示線。
3.如權(quán)利要求1所述的一種搖η計算器，其特征在于，所述顯示器是LED數(shù)碼管顯示ο
4.如權(quán)利要求1所述的一種搖η計算器，其特征在于，所述控制器與采樣器和顯示器 連接。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種搖π計算器，其特征在于，手動轉(zhuǎn)動所述搖π計 算器，人工數(shù)數(shù)得到所述圓柱體(1)和正六邊體O)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種搖π計算器，其特征在于，搖π計算器包括圓柱體、正六邊體和傳動皮帶；圓柱體和正六邊體通過傳動皮帶連接；設(shè)定圓柱體的半徑為3R；正六邊體中正六邊形的外接圓半徑為R；將半徑為3R的圓形柱體作為主動輪，外接圓半徑為R的正六邊形的正六邊體作為從動輪；搖π計算器用光電采樣設(shè)備進(jìn)行自動計數(shù)、計算及顯示；光電采樣設(shè)備固定在圓柱體和正六邊體的側(cè)面；光電采樣設(shè)備包括采樣器、控制器和顯示器；搖π計算器采用模塊化設(shè)計；搖π計算器采用延展圓周長逼近圓周率。本發(fā)明提供的搖π計算器直觀生動地展示圓周率的計算過程，并且該搖π計算器采用模塊化設(shè)計，方便學(xué)生自己組裝，為教學(xué)帶來方便。
文檔編號G09B19/02GK102063819SQ20101059717
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者殷樹剛 申請人:中國電力科學(xué)研究院