專利名稱：微重力實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種微重力實(shí)驗(yàn)儀，屬物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。
目前國內(nèi)外的物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，都是以地面為參照系來觀測記錄物理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，對(duì)于物體在局部慣性系中的物理現(xiàn)象的記錄觀測儀器還沒有。其實(shí)科學(xué)家早已預(yù)言局部慣性系的優(yōu)越性，也預(yù)言宇宙飛船進(jìn)入太空關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，其機(jī)倉中將是一個(gè)近似局部慣性系空間。
本實(shí)用新型的目的根據(jù)愛因斯坦廣義相對(duì)論的等效原理，研制一種用于物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡^測記錄物體在接近于不受外力作用下的局部慣性系中的物性與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的微重力實(shí)驗(yàn)儀器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為放有被觀測物的落體室上方中部的吊環(huán)，掛于升降機(jī)下面釋放器的電磁掛鉤上，釋放器由升降機(jī)經(jīng)電纜牽引可沿升降機(jī)下面豎立的兩導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，電纜也與釋放器的電磁掛鉤相接通，當(dāng)電纜斷電時(shí)，電磁掛鉤松開釋放落體室，在釋放器上固定有兩磁體，兩磁體軸心相疊，軸連線在水平方向上，并具有相同的磁場方向，落體室上有一磁體，當(dāng)落作室掛在釋放器的電磁掛鉤上時(shí)，該磁體正好置于釋放器兩磁體之間，其磁場方向與兩磁體磁場方向相反而成互相排斥，這樣可避免落體室以懸掛點(diǎn)為中心的擺動(dòng)，落體室上固定有電視監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可觀測、記錄物體在落體室中的物性與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并將信息傳送于電視接收機(jī)或計(jì)算機(jī)中。電視監(jiān)測系統(tǒng)包括攝像頭，電視調(diào)制器，信號(hào)發(fā)射器及其供電電池。
導(dǎo)軌也可兼作接收天線，其特征采用金屬材料制成的導(dǎo)軌上下兩端裝上絕緣板，兩導(dǎo)軌分別連接電視電信傳輸?shù)耐S電纜的兩線，同軸電纜兩線的另一端連接電視機(jī)或計(jì)算機(jī)。落體室上的電視監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出的射頻電視信號(hào)經(jīng)此導(dǎo)軌接收并經(jīng)同軸電纜進(jìn)入電視機(jī)或計(jì)算機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是電視監(jiān)測系統(tǒng)所攝制的圖象更清晰穩(wěn)定，不受落體室上下不同位置的影響，也不受在此試驗(yàn)的師生活動(dòng)影響。
在落體室的正下方也可置一減振器。當(dāng)落體室從釋放器電磁掛鉤上脫開自由下落，正好落在此減振器上。
本實(shí)驗(yàn)新型的效果由于采用了控制落體室無自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，使落體室內(nèi)形成局部慣性系，落體室上固定的電視監(jiān)測系統(tǒng)就能觀測記錄物體的落體室內(nèi)的物性與運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
圖一本實(shí)用新型一種正視圖圖二是圖一所示防轉(zhuǎn)器A-A剖面圖圖三是圖一所示落體室5正視圖圖四是圖三所示B-B剖面圖圖五是圖四所示失重開關(guān)22的工作原理圖圖六是圖一減振器7結(jié)構(gòu)圖圖七是圖六所示D-D剖面圖圖面說明1—升降機(jī) 2—電纜3—釋放器 4—落體室的導(dǎo)環(huán)5—落體室 6—導(dǎo)軌7—減振器 8—防轉(zhuǎn)器9—吊環(huán) 10—不銹鋼管11—橫梁13—室體14—插板15—磁環(huán)16—發(fā)射天線17—電池(電視監(jiān)測系統(tǒng)用)18—光學(xué)通道19—攝像頭20—發(fā)射機(jī) 21—電池(室體中用)22—失重開關(guān) 23—被測物體P—重物 ab—一段不銹鋼絲1＇—接點(diǎn)2＇—接點(diǎn)Z1—用電器數(shù)碼管或電磁鐵Z2—用電器數(shù)碼管S—磁體南極 N—磁體北極
以下結(jié)合附圖
，以圖一、圖二、圖三、圖四、圖五、圖六、圖七，所構(gòu)成的微重力實(shí)驗(yàn)儀作最佳實(shí)施例說明。
升降機(jī)1下面釋放器3兩者用電纜2相連，釋放器兩邊的孔套子導(dǎo)軌6上并可在升降機(jī)經(jīng)電纜牽引下上下滑動(dòng)，落體室上方中部的吊環(huán)掛在釋放器的電磁掛鉤上，釋放器上固定有兩磁環(huán)，其軸心相疊、軸連線在水平方向上，并具有相同的磁場方向，落體室上的磁環(huán)15正好置于釋放器兩磁環(huán)之間，其磁場方向與兩磁環(huán)磁場方向相反而成互相排斥，此三磁環(huán)形成一防轉(zhuǎn)器8，電纜與釋放器的電磁掛鉤也相連，電磁掛鉤由電磁體和所吸附的銜鐵掛釘組成。落體室5的結(jié)構(gòu)是由透明塑料作成室體13，室體為一空心園柱體，柱體兩端一端裝有活動(dòng)插板14，另一端的軸線與一空心方柱形的光學(xué)通道18的軸線相疊，光學(xué)通道的另一端用攝像頭19((CCD)封門，攝像頭的主要作用是拍攝置于落體室室體中的被觀測物23的物性與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所攝圖像經(jīng)攝像頭下方的電視轉(zhuǎn)換器及發(fā)射機(jī)20由發(fā)射天線16發(fā)出，在室體13上下兩內(nèi)壁相接觸的，裝有兩根與室體軸平行的不銹鋼管10，此兩管伸至超過光學(xué)通道端頭與固定發(fā)射天線16的塑料板固定，成為落體室的支架，攝像頭與上方的不銹鋼管間裝有供電視監(jiān)測系統(tǒng)用電的電池17，在光學(xué)通道下方與不銹鋼管間固定有主要供室體中失重開關(guān)22用電的電池21，在光學(xué)通道上方裝有失重開關(guān)22，在上一根不銹鋼管的中部裝有一根與之垂直的方鋁作的橫梁11，橫梁兩端置有可套于導(dǎo)軌的導(dǎo)環(huán)4，橫梁中點(diǎn)有吊環(huán)9，中點(diǎn)偏右裝有一磁環(huán)15。在落體室的正下方置有一減振墊7，其結(jié)構(gòu)為一六面體的矩形框架，按其對(duì)角線，用多根橡皮條交叉的固定在框架的四條長邊上，落體室脫離釋放器的電磁掛鉤作自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)均落在由多根橡皮條所形成的凹巢中，借橡皮條的申縮而得到有效的減振。
失重開關(guān)22的工作原理為不銹鋼絲ab段掛有活動(dòng)重物P，當(dāng)P失重和非失重兩種狀態(tài)時(shí)，可使ab段分別與接點(diǎn)1＇、2＇相連結(jié)，以使Z1和Z2為代表的用電器分別工作，借此改變落體室中的狀態(tài)標(biāo)志，及控制被測物運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生條件等。如控制被觀測物23作勻速直線運(yùn)動(dòng)等。
該微重力實(shí)驗(yàn)儀是這樣上作的。
首先來觀測物性現(xiàn)象。抽開落體室插板14，將點(diǎn)燃的臘燭作為被觀測物置于室體中，合上插板后，當(dāng)落體室被升降機(jī)經(jīng)電纜、釋放器牽引提升至一定高度停止時(shí)，失重開關(guān)22的不銹鋼絲ab段連接接點(diǎn)1＇，用電器Z1工作，此時(shí)Z1代表數(shù)碼管，顯示落體室對(duì)地靜止，狀態(tài)為d，當(dāng)操作者將電纜2斷電，釋放器的電磁掛鉤松開，落體室作無自轉(zhuǎn)的自由下落，失重開關(guān)的重物P失重，ab段連接接點(diǎn)2＇用電器Z2數(shù)碼管顯示落體室自由下落狀態(tài)標(biāo)志為g，電視監(jiān)測系統(tǒng)顯示在g狀態(tài)下臘燭的火焰長度迅速縮短。
其次來觀測運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象當(dāng)落體室自由下落時(shí)，重物P失重，ab段連結(jié)接點(diǎn)2＇，室體中控制平行放置在承托面的彈簧槍的電磁鐵Z1斷電，彈簧槍被釋放推動(dòng)觀測物23在承托面上運(yùn)動(dòng)，可看到觀測物作勻速直線運(yùn)動(dòng)，表明原與運(yùn)動(dòng)體相接觸的承托面在失重狀態(tài)時(shí)對(duì)被觀測物的摩擦阻力消失。
權(quán)利要求1．一種微重力實(shí)驗(yàn)儀，包括導(dǎo)軌、升降機(jī)、釋放器、電纜、落體室、電視監(jiān)測系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)是放有被觀測物的落體室上方中部的吊環(huán)，掛予升降機(jī)下面釋放器的電磁掛鉤上，釋放器由升降機(jī)經(jīng)電纜牽引可沿升降機(jī)下面豎立的兩導(dǎo)軌上下滑動(dòng)，電纜也與釋放器的電磁掛鉤相接通，當(dāng)電纜斷電時(shí)，電磁掛鉤松開釋放落體室，落體室上固定有電視監(jiān)測系統(tǒng)，用于觀測記錄物體在落體室中的物性與運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它包括攝像頭，電視調(diào)制器、信號(hào)發(fā)射器及其供電電池，其特征是釋放器上固定有軸心相疊，軸心連線在水平上的兩磁體，兩磁體具有相同的磁場方向；落體室上也固定有一磁體，當(dāng)落體室掛在釋放器的電磁掛鉤上時(shí)，落體室上的磁體正好置于釋放器兩磁體之間，其磁場方向與釋放器兩磁體磁場方向相反。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的微重力實(shí)驗(yàn)儀，其特征是升降機(jī)下面豎立的導(dǎo)軌也兼作接收天線，采用金屬材料制成的導(dǎo)軌上下兩端裝上絕緣板，兩導(dǎo)軌分別連接電視、電信傳輸同軸電纜的兩線，電視、電信傳輸同軸電纜的另一端可連結(jié)電視機(jī)或計(jì)算機(jī)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的微重力實(shí)驗(yàn)儀，其特征是在落體室正下方置有一減振器。
專利摘要一種微重實(shí)驗(yàn)儀,屬于物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。該儀器利用愛因斯坦廣義相對(duì)論的等效原理能觀測記錄落體室作無自轉(zhuǎn)自由下落時(shí),室體中物體在接近于不受外力作用下的局部慣性系中的物性與運(yùn)動(dòng)規(guī)律,它包括升降機(jī)1、導(dǎo)軌6、電纜2、釋放器3、落體室5、落體室導(dǎo)環(huán)4和減振器7,其特征是釋放器上固定有軸心相疊、軸心連線在水平上的兩磁環(huán),兩磁環(huán)具有相同的磁場方向;落體室上也固定有一磁環(huán),當(dāng)落體室掛在釋放器的電磁掛鉤上時(shí),落體室上的磁環(huán)正好置于釋放器兩磁環(huán)之間,其磁場方向與釋放器器兩磁環(huán)磁場方向相反,三磁環(huán)形成一防轉(zhuǎn)器8。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2334067SQ9822911
公開日1999年8月18日 申請(qǐng)日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月15日
發(fā)明者李俊倫 申請(qǐng)人:李俊倫