一種擺動裝置的制造方法
【專利說明】 一種擺動裝置
[0001]本申請是申請?zhí)枮?2013104585359、發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種擺動裝置、申請日為:2013年10月3日的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于動力學(xué)研究、演示用的單擺。
【背景技術(shù)】
[0003]動力學(xué)研究有時候會涉及單擺，比如有證明單擺的周期和擺球質(zhì)量無關(guān)的實驗，現(xiàn)有擺球的懸點(diǎn)要么在擺球的頂端，要么在擺球的底端，于是出現(xiàn)了一個問題:換一個不同半徑的擺球做實驗，就改變了擺長。其原因是:擺長指懸點(diǎn)到擺球質(zhì)心的距離。需要注意的是:擺長和繩長是兩個不同的物理概念。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能分清繩長的意義不同于擺長的意義。
[0004]對于單擺的實驗研究裝置還有一個不足:通過實驗證明單擺的周期和振幅(也被稱為擺幅)無關(guān)，或者證明阻尼振動的時候，單擺的周期不變，需要演示這樣的實驗:測一個單擺的周期，記錄該擺在振幅越來越小的運(yùn)動中，周期如何變化?，F(xiàn)有技術(shù)的不足是:單擺振幅減小的時間太久了，通常要20分鐘以上，對于課堂演示來說，20分鐘的時間太久了。
[0005]另外:擺動的時間超過10分鐘，常常出現(xiàn)單擺的亂擺現(xiàn)象(有人稱之為擺的混沌現(xiàn)象)，也有時候會從單擺莫名其妙的變?yōu)閳A錐擺，無論是亂擺還是圓錐擺，都是該實驗不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。如果測量了 10分鐘，振幅沒有減小太多，但是，擺的運(yùn)動已經(jīng)不能視為單擺，那么，實驗要重新開始。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種擺動裝置，本發(fā)明可以用于研究單擺運(yùn)動。并且，本發(fā)明具有:擺球大小改變時，單擺的擺長不變的優(yōu)點(diǎn)，還可以有振幅快速減小的優(yōu)點(diǎn)，還具有不易亂擺(或變?yōu)閳A錐擺)的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種擺動裝置，包括擺球本體，擺繩，其特征是:擺球本體有第一孔、第二孔，第一孔和第二孔的軸線共線且過球心，第一孔的孔徑大于第二孔的孔徑，第一孔和第二孔的交匯面是過球心的平面，且該交匯面垂直于第一孔的軸線；
第一孔內(nèi)填充有一個圓管，第一孔和圓管固定連接，圓管外徑等于第一孔的內(nèi)徑，圓管內(nèi)徑小于第二孔的孔徑，圓管兩端面分別位于:第一孔和第二孔的交匯面、擺球本體的球體表面；
圓管的密度小于擺球本體的密度；
擺球本體和圓管構(gòu)成的整體其質(zhì)心在擺球本體的球心。
[0008]本發(fā)明還可以是這樣的:擺球本體由不銹鋼制成，圓管由鋁制成。
[0009]本發(fā)明還可以是這樣的:圓管由彈性橡膠制成。
[0010]本發(fā)明還可以是這樣的:所述擺繩的結(jié)構(gòu)是這樣的:細(xì)繩套設(shè)有多個等間距的圓片，細(xì)繩的軸線通過圓片的圓心，細(xì)繩和圓片是固定連接，且圓片所在平面垂直于拉直狀態(tài)的細(xì)繩，圓片外套設(shè)有軟管，圓片邊緣和軟管內(nèi)壁的連接方式為固定連接。
[0011]本發(fā)明還可以是這樣的:細(xì)繩不是多股絞合而成的繩，而是實心的繩。
[0012]本發(fā)明還可以是這樣的:細(xì)繩(5)的粗細(xì)程度為:細(xì)繩(5)的直徑0.05---0.2mm ；軟管(7)內(nèi)徑Imm---2_。
[0013]本發(fā)明還可以是這樣的:圓片(6)由鋁或者錫制成。
[0014]本發(fā)明還可以是這樣的:圓片(6)的厚度為0.05mm---0.2mm。
[0015]本發(fā)明還可以是這樣的:相鄰兩圓片(6)之間的距離為Imm—2mm。
[0016]本發(fā)明為動力學(xué)研究裝置提出一種新的技術(shù)方案。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例一的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例二的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中1-第一孔，2-第二孔，3-擺球本體，4-圓管，5-細(xì)繩，6-圓片，7-軟管。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的設(shè)計和使用進(jìn)一步說明。
[0022]實施例一。
[0023]參見附圖1，是本發(fā)明實施例一的局部結(jié)構(gòu)示意圖。該圖反映了第一孔1、第二孔2的關(guān)系:擺球本體3有第一孔1、第二孔2，第一孔I和第二孔2的軸線共線且過球心，第一孔I的孔徑大于第二孔2的孔徑，第一孔I和第二孔2的交匯面是過球心的平面，且該交匯面垂直于第一孔I的軸線；
圖2為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。第一孔I內(nèi)填充有一個圓管4，第一孔I和圓管4固定連接，圓管4外徑等于第一孔I的內(nèi)徑，圓管4內(nèi)徑小于第二孔2的孔徑，圓管4兩端面分別位于:第一孔I和第二孔2的交匯面、擺球本體3的球體表面；圓管4的密度小于擺球本體3的密度；擺球本體3和圓管4構(gòu)成的整體其質(zhì)心在擺球本體3的球心。
[0024]使用方法:把擺繩的一端固定在懸點(diǎn)，擺繩穿過圓管4，擺繩另一端連接(可以通過打結(jié)等方式)本發(fā)明所述的擺球本體球心。使用本發(fā)明所述的擺球，即使更換不同大小的擺球，擺長也不變。因為擺的懸點(diǎn)不變、擺球的質(zhì)心就是繩的另一端——也就是球心。這樣帶來的益處是:更換不同大小的擺球，不需要重新確定擺長。
[0025]從使用方法可以理解:圓管4的內(nèi)徑倘若等于第二孔2的孔徑，擺繩很難確定連接在球心，或者擺繩容易脫落。
[0026]本發(fā)明還可以是這樣的:擺球本體由不銹鋼制成，圓管由鋁制成。
[0027]本發(fā)明還可以是這樣的:圓管由彈性橡膠制成。這樣的益處是:橡膠可以形變，可以緊密的夾住擺繩，因為擺繩是穿過圓管4的孔的。
[0028]利用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員通過常規(guī)手段可以確定擺球本體3的直徑、第一孔I內(nèi)徑、第二孔2內(nèi)徑、圓管4孔徑之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
[0029]本發(fā)明所述的擺球之所以能起到擺長不變的益處，也可以理解為:擺長在數(shù)值上等于了繩長。因為繩長是從懸點(diǎn)到球心，擺長也等于懸點(diǎn)到球心。
[0030]為了解決【背景技術(shù)】中所述的第二個不足和第三個不足，本發(fā)明公開以下技術(shù)方案。
[0031]實施例二:
參見附圖3，是擺繩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]所述擺繩的結(jié)構(gòu)是這樣的:細(xì)繩5套設(shè)有多個等間距的圓片6，細(xì)繩5的軸線通過圓片6的圓心，細(xì)繩5和圓片6是固定連接，且圓片6所在平面垂直于拉直狀態(tài)的細(xì)繩5，圓片6外套設(shè)有軟管7，圓片6邊緣和軟管7內(nèi)壁的連接方式為固定連接。
[0033]其原理是:擺動過程，圓片6發(fā)生形變，并且該形變有一部分無法恢復(fù)原狀，所以能量損耗，造成單擺的振幅快速減小。
[0034]事實上，讓單擺的振幅快速減小的方法非常多。比如:把擺球放在粘稠的膠水里，再比如:把擺繩換成很粗的繩。但是，這樣操作，無論是從原理上，還是從視覺效果上，都和課本上分析的單擺相差甚遠(yuǎn)。
[0035]為了方便的制造本發(fā)明所述的擺繩，本發(fā)明所述的擺繩還可以是這樣的:細(xì)繩5不是多股絞合而成的繩，而是實心的繩。比如釣魚用的細(xì)繩(也被稱為魚線)。
[0036]軟管可以采用塑膠管。
[0037]為進(jìn)一步優(yōu)化，本發(fā)明可以是這樣的:
細(xì)繩5的粗細(xì)程度為:細(xì)繩5的直徑0.050.2mm ;軟管7內(nèi)徑Imm2mm。
[0038]圓片6由鋁或者錫制成。
[0039]圓片6 的厚度為 0.05mm---0.2mm。
[0040]相鄰兩圓片6之間的距離為Imm---2mm。
[0041]米用直徑為0.05mm的細(xì)繩5,軟管內(nèi)徑Imm,圓片6由招制成，圓片6厚度0.05mm,相鄰兩圓片之間的距離為1mm，可以讓這樣的單擺在5分鐘內(nèi)，振幅從8cm，減小到1cm。而采用縫衣線、魚線，單擺的振幅從8cm減小到Icm所需時間均在20分鐘以上。并且這樣的擺繩還具有如下益處:單擺可以很好的在一個平面內(nèi)擺動，不至于混亂或者變?yōu)閳A錐擺，其原因為:讓這樣的擺繩(有圓片6和軟管7的繩)發(fā)生扭轉(zhuǎn)是較困難的(相比縫衣線、魚線)。并且，這樣的擺繩相比粗麻繩，更接近為單擺的理想模型。并且，擺動周期基本不變，或者說擺動周期在誤差范圍內(nèi)視為不變。
[0042]使用這樣的擺繩做實驗，節(jié)約時間，并且提高了實驗的成功率。
[0043]實