專利名稱:平衡式地球儀的制作方法
本實(shí)用新型是一種地球儀。
傳統(tǒng)的地球儀均采用將地球模型支撐在厚重底座的弓形支架上的結(jié)構(gòu)。因其整體重心在支撐面之上，為保持地球儀的穩(wěn)定性，必須增加底座的重量和加大底座支撐面積，因此使得結(jié)構(gòu)和造型呆板笨重，裝飾性差，同時(shí)這種地球儀的功能單一，除用于地理教學(xué)外，缺乏其它教學(xué)功能和趣味性。
本實(shí)用新型的目的在于改變傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型活潑，具有多種教學(xué)功能的地球儀。
本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用了力學(xué)平衡原理。由物體重心與支撐點(diǎn)(或面)的相互位置關(guān)系對(duì)支撐穩(wěn)定性的影響可知，重心在支撐點(diǎn)(或面)之上，總是屬于一種不穩(wěn)定平衡，一旦重心偏離支撐點(diǎn)(或面)就將引起傾倒；重心在支撐點(diǎn)(或面)之下，則屬于最穩(wěn)定的平衡，無(wú)論受到何種外力，都不會(huì)發(fā)生傾倒，尤其對(duì)于支撐點(diǎn)支撐時(shí)，最后總會(huì)平衡于重心與支撐點(diǎn)處于同一重垂線的位置上。本實(shí)用新型的地球儀根據(jù)這一原理，采用了中心桿和平衡桿為骨架結(jié)構(gòu)，地球模型位于中心桿的一端，中心桿的另一端可以作為支撐端使用。平衡桿可以有一根或多根，位于中心桿的周圍，并且至少應(yīng)該有一個(gè)部位與中心桿連接，其中最方便的作法是使其端點(diǎn)與中心桿連接。當(dāng)平衡桿只有一端與中心桿連接時(shí)，另一端可以呈輻射狀或其它形式分布于中心桿周圍；當(dāng)平衡桿的兩端都與中心桿連接時(shí)，則平衡桿成封閉形式分布于中心桿周圍。平衡桿的數(shù)目不止一根時(shí)，其與中心桿的連接既可以集中于中心桿的同一位置，也可以相互交錯(cuò)分布于中心桿的不同位置上，其重量、形狀、大小可以根據(jù)需要采取各種形式，如球形、飛碟形等。但不論采用何種形式，均應(yīng)滿足地球儀在以中心桿的支撐端為支撐點(diǎn)時(shí)，其整體重心位于支撐點(diǎn)之下的要求，這是本實(shí)用新型的關(guān)鍵所在。這樣就保證了地球儀能始終處于最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，受各種外力干擾都不會(huì)發(fā)生傾倒。當(dāng)平衡物的分布使地球儀的總重心在中心桿的延長(zhǎng)線上，地球儀在平衡時(shí)中心桿處于直立狀態(tài)；當(dāng)總重心不在中心桿的延長(zhǎng)線上，則平衡時(shí)中心桿呈一定角度的傾斜狀態(tài)，傾斜角度隨重心偏離中心桿延長(zhǎng)線的多少而改變。整個(gè)地球儀可以支撐安放于任何形式的基座上。當(dāng)采用硬質(zhì)材料基座時(shí)，由于支撐點(diǎn)與基座間的摩擦力很小，受到任何微小的外力作用，地球儀都可以作長(zhǎng)時(shí)間的擺動(dòng)或以支撐點(diǎn)為圓心作圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。
如果中心桿上帶有一支撐柱，地球儀就可以用支撐柱支撐，而不必使用中心桿的端頭支撐。
在采用帶支撐柱的結(jié)構(gòu)時(shí)，如果中心桿與支撐柱之間通過(guò)帶有鉸鏈結(jié)構(gòu)的連接件連接，則不僅使支撐柱在中心桿上的連接位置可以調(diào)節(jié)，從而改變地球儀的平衡角度，而且鉸鏈結(jié)構(gòu)還可以使支撐柱不隨中心桿傾角的改變而變化，始終保持垂直狀態(tài)。
平衡桿與中心桿之間如果也用連接件連接，使平衡桿在中心桿上的連接位置可以調(diào)節(jié)，則可以使地球儀的整體重心位置發(fā)生變化而改變其平衡狀態(tài)。至于連接件與平衡桿是否為整體結(jié)構(gòu)則不是關(guān)鍵。
為達(dá)到通過(guò)調(diào)節(jié)整體重心位置而改變地球儀平衡狀態(tài)的目的，平衡物與平衡桿的連接也可以采取可調(diào)式的連接方式，如平衡物上可以開有通孔或盲孔或溝槽等，與平衡桿之間采取螺紋、螺釘或其它方式進(jìn)行調(diào)節(jié)和固定。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的地球儀，還可以采用一種更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即省去平衡桿，只采用中心桿、支撐柱和平衡物的形式，地球模型位于中心桿的一端。為保持平衡，中心桿的另一端應(yīng)彎向下方，平衡物位于彎曲的一段上，中心桿的彎折程度，同樣應(yīng)滿足使地球儀支撐時(shí)其整體重心位于支撐點(diǎn)之下，并與支撐點(diǎn)在同一垂線上的要求。
這種無(wú)平衡桿的地球儀，其中心桿與支撐柱之間同樣可以采用帶鉸鏈結(jié)構(gòu)的連接件連接。
為方便調(diào)節(jié)整體重心，平衡物在中心桿上也可以采用如前所述的可調(diào)式的連接方式。
本實(shí)用新型的地球儀采用了簡(jiǎn)單的線條型結(jié)構(gòu)骨架，不僅節(jié)省材料，而且造型簡(jiǎn)潔明快，裝飾性強(qiáng)。通過(guò)對(duì)平衡桿和平衡物的不同安排，不僅可以使地球儀整體造型具有不同的涵義和表現(xiàn)力，而且可以進(jìn)一步增強(qiáng)美感和裝飾性。例如按太陽(yáng)系各大行星的形狀制造和安排平衡物，可以使地球儀增加在天文學(xué)方面內(nèi)容的表現(xiàn)力，支撐基座也可以配合整體造型的需要和愛(ài)好而設(shè)計(jì)安排。在選用硬質(zhì)材料的基座時(shí)，地球儀受輕微外力后即可依靠慣性繞支撐點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，還可以啟迪人們體會(huì)地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于本實(shí)用新型地球儀的整體重心是落在地球儀實(shí)體之外、支撐點(diǎn)之下的某一空間位置，因此雖然是一種最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，但卻給人以“不穩(wěn)定”甚至“不可能”的錯(cuò)覺(jué)，尤其是不帶平衡桿的地球儀，雖然只用支撐柱的一個(gè)支撐點(diǎn)支撐，但它既不會(huì)前后傾覆，也不會(huì)左右偏倒，更增加了神秘感。對(duì)于青少年，這尤其有助于啟發(fā)他們的探索精神，通過(guò)自己動(dòng)手安排和調(diào)整平衡桿和平衡物，改變地球儀的平衡狀態(tài)，使他們?cè)趯W(xué)習(xí)天文、地理知識(shí)的同時(shí)，也了解和掌握了重力、慣性等力學(xué)方面的有關(guān)知識(shí)，將教育融于了知識(shí)性和趣味性的活動(dòng)之中。因此本實(shí)用新型地球儀的作用和功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)地球儀單一的地理教學(xué)范圍。
通過(guò)以下的實(shí)施例，可以對(duì)本實(shí)用新型地球儀有更清楚的了解。
圖1有平衡桿的地球儀圖2無(wú)平衡桿的地球儀在圖1所示的地球儀中，采用了兩根平衡桿(2)，它們分別處于中心桿(1)的兩邊，并且與中心桿(1)不在同一平面上。平衡桿(2)的一端通過(guò)連接件(5)與中心桿(1)連接，連接件(5)可以在中心桿(1)上調(diào)節(jié)位置并通過(guò)螺釘而使其固定。地球模型(3)位于中心桿(1)的上端，中心桿(1)的下端作為支撐端，支撐于倒置的酒杯充當(dāng)?shù)幕?。為防止平衡桿顫動(dòng)，增加穩(wěn)定性，用加固件(8)加固兩平衡桿。平衡桿下端通過(guò)螺紋與平衡球(4)連接，使平衡球(4)可以在平衡桿(2)上調(diào)節(jié)位置。本實(shí)施例地球儀平衡時(shí)，中心桿(1)呈傾斜狀態(tài)。為增加美感，地球模型(3)的上方還設(shè)置了一個(gè)月球模型(9)。中心桿(1)同時(shí)也作為地球模型(3)的地軸，地球模型(3)可以繞其作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
圖2所示的地球儀為無(wú)平衡桿結(jié)構(gòu)，地球模型(3)位于中心桿(1)的上端，中心桿(1)的中部通過(guò)帶有鉸鏈結(jié)構(gòu)的連接件(7)與支撐柱(6)連接。連接件(7)可以使支撐柱(6)調(diào)節(jié)并固定其在中心桿(1)的連接位置，并可以使支撐柱(6)始終保持直立狀態(tài)，中心桿(1)在支撐柱以下的一段應(yīng)向下彎，在彎曲的這段中心桿上連接有平衡球(4)，它與中心桿(1)也通過(guò)螺紋連接，從而可以調(diào)節(jié)其在中心桿上的位置。整個(gè)地球儀通過(guò)支撐柱(6)支撐安放在基座上。地球模型(3)的上方也有一月球模型(9)。
權(quán)利要求
1.一種地球儀，其特征在于結(jié)構(gòu)中有中心桿(1)，平衡桿(2)，地球模型(3)和平衡物(4)，地球模型(3)位于中心桿(1)的一端，平衡桿(2)至少應(yīng)有一個(gè)點(diǎn)與中心桿(1)相連接，平衡物(4)連接在平衡桿(2)上。
2.如權(quán)利要求
1所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)上有支撐柱(6)。
3.如權(quán)利要求
2所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與支撐柱(6)之間有帶鉸鏈結(jié)構(gòu)的連接件(7)。
4.如權(quán)利要求
1、2、3之一所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與平衡桿(2)之間有連接件(5)。
5.如權(quán)利要求
1、2、3之一所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在平衡桿(2)上采取可調(diào)式的連接方式。
6.如權(quán)利要求
4所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在平衡桿(2)上采取可調(diào)式的連接方式。
7.一種地球儀，其特征在于結(jié)構(gòu)中有中心桿(1)，地球模型(3)和平衡物(4)，中心桿(1)上有支撐柱(6)，地球模型(3)位于中心桿(1)的一端，中心桿(1)的另一端向下彎，在彎曲的一段上連接有平衡物(4)。
8.如權(quán)利要求
7所述的地球儀，其特征在于中心桿(1)與支撐柱(6)之間有帶鉸鏈結(jié)構(gòu)的連接件(7)。
9.如權(quán)利要求
7、8之一所述的地球儀，其特征在于平衡物(4)在中心桿(1)上采取可調(diào)式的連接方式。
專利摘要
本實(shí)用新型是利用重力平衡原理，采用地球模型、中心桿、平衡桿和平衡物為基本結(jié)構(gòu)的地球儀。地球模型位于中心桿的一端，利用平衡桿和平衡物維持平衡，整個(gè)地球儀僅以一個(gè)支撐點(diǎn)支撐在基座上。采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，地球儀將始終處于最穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。除具有地理教學(xué)功用外，還可以作為重力、慣性等力學(xué)教具，同時(shí)也可以作為饒有知識(shí)性和趣味性的陳設(shè)裝飾物使用。
文檔編號(hào)G09B27/08GK87205022SQ87205022
公開日1987年12月2日 申請(qǐng)日期1987年4月27日
發(fā)明者肖志和 申請(qǐng)人:肖志和導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan