科氏惯性力演示实验
机械式科氏加速度演示仪
理、 更 符合 客户 需求 的设 计方 案。 使用 Ｖ Ｒ技术 让虚拟 设计 产 品 等 ， 然 后 卧室 设 计 者 可 以 根据 用 户 体 验 后 的 具 体 建 议 来 确 定 是 否 的体验 者在 计算机 模拟 的产 品 的三 维虚拟 空 间中， 对设计 师 的 确定此设计 或者继 续进行修 改 以达到 顾客 的要 求， 这就 是 ｖ Ｒ技 产 品进 行各 方面 的性 能指标 的评价 和真 实 的使 用模 拟体验 。 举 术作为设计和真实体验相结合 的工具 的具体应用 。 个 例子 ： 让体验者体验 在虚拟构建 的三 维新式卧室 中的“ 真实感 随着虚拟现实技术 的发展 ， 它与建筑工程及建筑设计方面的
受” 。 卧 室 设 计 人 员 可 以 先 根 据 卧 室使 用 用 户 的 具 体 要 求 来 设 计 联 系 也越 来 越 紧 密 ， 这 就 需要 我 们 建筑 师 不 断 提 高 自 己的 建 筑 技 出 新 式 卧室 的 大 致 的 框 架 和 需要 功 能 、 结构 ， 然 后 再 根 据 卧 室 框 术 水 平 和 更 丰 富 的 建 筑 设 计 艺 术 想 象 力 ， 通 过 虚 拟 现 实 技 术 与 建 架 草图使用 Ｃ Ａ Ｄ系 统 做 出 平 面 图 、 使用三 维系统做 出立面 图筹， 筑、 设计经验的完美结合 ， 已满 足 人 们 不 断 提 升 的生 活 需要 。 这 也 并据此 列出费用清单 。 最 后 让 用户 在模 拟 的 三 维 虚 拟 系 统 中 体 验 可 以 说 是 虚 拟 现 实 技 术 与 建 筑 工 程 相 结 合 后 对 建 筑 师 的一 个 挑 最 终 的 卧 室 设 计 完 成 后 的 的真 实 使 用 情 况 ， 查 看 是 否 满 足 客 户 个 战， 建筑师 应该是 勇敢地应 战， 在虚拟 建筑这片 比实体建筑 更为 人 对 设 计 出 的 卧 室 的 构 造 和 真 实 使 用 情 况 的要 求 ， 查 看 卧 室 设 计 广 阔的领域充 分认 识到 自己的地位， 更好 的施展 自己的才华 。
物理小实验惯性演示仪
物理小实验惯性演示仪
1材料准备：
弹片底座支架薄片重物
2制作过程：
将弹片固定在底座上，拨动后观察大致的振动范围。
选择合适的位置安装支架，使得支架顶端在弹片振动范围内，并且有比较合适的撞击力。
固定好支架，在支架上从下往上放上薄片和重物。
3操作及现象
将重物和薄片按顺序摆放。
拨动弹片，将薄片撞出，发现重物能落在支架上，而没有随薄片一起飞出。
4原理解释
薄片受到撞击后急剧改变运动状态，高速飞出。
重物并未受到撞击，忽略薄片对它的摩擦力作用，认为重物在水平方向上不受力的作用，所以水平方向上不改变运动状态，不会运动。
薄片飞出后，由于重物受到地球对它的重力作用，而落到支架上。
忽略薄片的厚度，则可认为物体没有运动。
因此，可以说：重物由于惯性，保持了原来的运动状态而停在原处。
小窍门：为了提高演示的成功几率，同时使现象更明显，在制作过程中可以参考以下几个小窍门：
*弹片的弹性要尽可能好。
这样薄片与物体间存在摩擦力的时间就短，减小重物的水平方向微动。
*弹片和支架之间的位置要仔细调试。
太远，弹片给与的撞击速度不够；太近，要防止弹片撞到重物或支架。
*重物和弹片的接触面间要尽可能光滑些。
这样可以减小摩擦力，减小重物的水平方向微动。
*支架上的支撑面要适当宽些。
考虑到重物落下时的速度和水平方向的微动，太窄则可能使得重物的重力作用线偏出支撑面，导致演示失败。
立体两功能科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述
立体两功能流体科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述摘要：本文阐述了科氏加速度理论推导的三种方法.介绍了目前国内各高校设计制作的各种科氏加速度实验仪及其特点和创新点。
论述了立体两功能流体科氏加速度实验仪的设计制作方法及基本技术参数，并依据实验结果对科氏定理的进行了分析和论证，用实验直观的演示了各种科氏惯性力的作用结果，为科氏惯性力理论的建立提供了实验演示仪器。
关键词:科氏惯性力；实验仪；设计；制作The manufacture of stereo and twofunctional fluid Coriolis inertial forceexperimental instrument——Formula and design method ABSTRACT:This paper describes three methods of theoretical derivation of the Coriolis acceleration. Domestic colleges and universities design Coriolis acceleration experiment instrument and its features and innovation. Discusses the three-dimensional two-function fluid Coriolis acceleration experimental instrument design methods and basic technical parameters, based on experimental results were analyzed and the theorem of Coriolis argument, intuitive experiments demonstrated the role of the various Coriolis inertial force provide an experimental demonstration instrument for the establishment of the Coriolis inertial force theory.KEY WORDS: Corioles inertial force; experimental instrument; design; manufacture目录1.前言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2科氏加速度的发现及科氏惯性力对人类生活的现象 (1)1.3本次毕业设计的目的和现实意义 (3)2.科氏加速度的概述 (5)2.1科氏加速度的产生 (5)2.2科氏加速度的理论推导 (6)2.3科氏加速度的判别方法 (9)3.科氏加速度演示仪的种类 (11)3.1国内其他兄弟院校科氏加速度实验情况介绍 (11)3.2我院自主设计制作的科氏加速度演示仪 (12)4.立体两功能流体科氏惯性力实验仪 (22)4.1工作原理 (22)4.2整体结构设计 (22)4.3实验仪的技术参数 (24)4.4实验步骤及现象 (24)参考文献 (29)致谢 (30)外文翻译 (31)中文译文 (38)附件 (43)1.前言1.1问题的提出《理论力学》对机械工程专业是一门重要的、理论性较强的技术基础课。
理论力学创新实验
的确定
摩擦因素
9
高速转子动平衡测 对高速转子进行动平
试实验
衡校准
2人
2 提高 选做
10
转动刚体动反力测 测量转动刚体的静反
试
力和动反力
2人
2 提高 选做
11
用自由衰减振动法 测定单自由度振动 系统的阻尼比
用自由衰减振动测定 单自由度阻尼比
1 提高 选做
用半功率点法测定
12 单自 由度振动系统
1 提高 选做
25
走钢丝的平衡问题 分析
个人或 小组
研究 选做
26
玉米摘穗装置设计 原理及分析
个人或 小组
研究 选做
27
万能铁皮钳的原理 分析及改进设计
个人或 小组
研究 选做
28
杠杆原理应用的典 范-大力钳
个人或 小组
研究 选做
29
推土机机构运动分 析
个人或 小组
研究 选做
30
起重机机构运动分 析
个人或 小组
31
2人
改变三线摆扭转角、测 2 人
实验 时数
2 2 1 1
2
2 2
实验 类型
基本
必做 选做
必做
基本 必做
基本 必做
基本 必做
提高 选做
提高 选做 提高 选做
备注
动 惯 量 量 测精 度 影 量试件的转动惯量
响
自行车轧皮与车圈 测量晴天和雨天的自
8 之间的动摩擦因数 行车轧皮与车圈的动 2 人
2 提高 选做
46
单式动力吸振器的 吸振实验
个人或 小组
47
复式动力吸振器的 吸振实验
个人或 小组
演示惯性现象实验报告
一、实验目的1. 理解惯性现象的基本概念。
2. 通过实验观察惯性现象，加深对惯性原理的理解。
3. 掌握实验操作方法，提高实验技能。
二、实验原理惯性是物体保持其原有运动状态（静止或匀速直线运动）的性质。
一切物体都具有惯性，且惯性的大小与物体的质量有关。
当外力作用于物体时，物体会产生加速度，但由于惯性的存在，物体不会立即改变其运动状态。
三、实验仪器与材料1. 弹性钢片2. 硬纸板3. 小砝码4. 支柱5. 橡皮筋6. 粉笔7. 记录纸8. 铅笔四、实验步骤1. 将弹性钢片固定在支柱上，使其可以自由伸缩。
2. 在弹性钢片上放置硬纸板，并在硬纸板上放置小砝码。
3. 将硬纸板与弹性钢片之间的距离调整至适当，确保在释放硬纸板时，小砝码可以自由落下。
4. 用粉笔在硬纸板上画出一条直线，作为惯性实验的起始线。
5. 用橡皮筋将硬纸板拉起，使小砝码位于起始线上方。
6. 松开橡皮筋，观察小砝码的运动情况，记录实验数据。
7. 重复实验步骤，改变硬纸板与弹性钢片之间的距离，观察小砝码的运动情况，记录实验数据。
五、实验现象与结果1. 当橡皮筋松开时，小砝码会从起始线上方落下，沿着直线运动，直到接触地面。
2. 改变硬纸板与弹性钢片之间的距离，小砝码的落点也会随之改变，但始终沿着直线运动。
六、数据分析与讨论1. 通过实验观察，我们发现小砝码在弹性钢片的弹力作用下，会沿着直线运动，直到接触地面。
这表明物体在受力后，会保持其原有的运动状态，即惯性现象。
2. 当改变硬纸板与弹性钢片之间的距离时，小砝码的落点也会随之改变。
这说明物体的惯性大小与其质量有关，质量越大，惯性越大。
七、结论1. 本实验验证了惯性现象的存在，即物体在受力后，会保持其原有的运动状态。
2. 实验结果表明，物体的惯性大小与其质量有关，质量越大，惯性越大。
3. 通过本次实验，我们对惯性原理有了更深入的理解，提高了实验操作技能。
八、实验总结本次实验通过观察惯性现象，加深了我们对惯性原理的理解。
惯性演示器实验报告
一、实验目的通过本次实验，了解惯性演示器的原理，观察物体在受力情况下的运动状态变化，验证牛顿第一定律的正确性。
二、实验原理牛顿第一定律（惯性定律）指出：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
惯性演示器通过演示物体在受力情况下的运动状态变化，来验证牛顿第一定律。
三、实验仪器1. 惯性演示器（静态演示器和动态演示器）2. 钢球3. 红色塑料片4. 弹簧片5. U形合金铝槽6. 斜面小车7. 插杆8. 电压表9. 计时器四、实验步骤1. 静态演示器实验（1）将红色塑料片平放在Z形支架的上台面上，凹痕正好处于台面上中心圆孔圆心的正上方。
（2）将钢球放稳在红色塑料片的凹痕上。
（3）左手扶住底座，右手将弹簧片向外拨动3cm左右。
（4）释放弹簧片，观察红色塑料片被击发离开台面，钢球落在台面中心的圆孔上。
2. 动态演示器实验（1）将U形合金铝槽固定在小车上。
（2）将钢球放入U形合金铝槽中。
（3）调整斜面小车，使小车在水平方向上匀速运动。
（4）当小车受到牵引力的变化时，观察钢球在铝槽中的运动状态。
（5）改变牵引力的变化，重复步骤（4），观察钢球在铝槽中的运动状态。
五、实验现象1. 静态演示器实验现象：当弹簧片释放后，红色塑料片迅速飞离台面，钢球落在台面中心的圆孔上。
2. 动态演示器实验现象：当小车受到牵引力的变化时，钢球在铝槽中沿槽朝加速度相反的方向开始滚动。
六、实验结果与分析1. 静态演示器实验结果：红色塑料片在弹簧片的冲击下迅速飞离台面，钢球落在台面中心的圆孔上。
这表明物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态。
2. 动态演示器实验结果：当小车受到牵引力的变化时，钢球在铝槽中沿槽朝加速度相反的方向开始滚动。
这表明物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态。
七、实验结论通过本次实验，我们验证了牛顿第一定律的正确性。
惯性演示器能够直观地展示物体在受力情况下的运动状态变化，有助于我们更好地理解惯性的概念。
科氏加速度和科氏惯性力演示实验平台说明书
主回转传动装置设计，主要包括机械机构设计、驱动及传动参数计算、零部件设计与计算、标准件的计算与选型。
3.3.1
该装置的机械结构主要是实现主回转轴的回转运动，而主回转轴是立式安装；通过轴承安装在机身上。
1 减速电动机 2 联轴器 3 轴承 4 安装法兰
图3-3牵连运动结构图
经过计算和研究，拟计划采用减速电机直连的传动方案，采用两个圆形轴承作为主回转轴的支持轴承，减速电机采用弹性联轴器连接到主回转轴上，同时轴上端，安装法兰，便于卧式回转传动装置的连接和支撑。该方案设计简单，安全可靠。
该实验平台的机械结构如图3-1所示，大电动机（4）与主传动轴（7）通过联轴器（3）相连，主传动轴（7）与安装板（10）通过法兰盘（9）相连。小电动机（11）固定在安装板（10）上，提供偏心小球（16）运动所需要的主运动，花键轴（12）与小电动机（11）通过同步带相连，带动偏心小球（16）沿水平转动，提供水平方向的牵连运动，在科氏力的作用下，偏心小球（16）将沿花键轴（12）的轴向往返作直线运动。
机械系统的设计是围绕科氏现象运动模型展开的，该机械系统必须设计一个主回转运动和一个在主回转坐标系下的直线运动，且直线运动必须与主回转轴线垂直，而该直线运动通过一个摆幅较大的球体的回转运动替代。
图2-1机械系统运动简图
如图2-1所示，竖直方向主回转运动 ，两个卧式的回转运动 ， 产生瞬时速度 ， ，由 和 ， 合成科式力 ， ，打破滑块在旋转轴上的平衡（离心力和摩擦力的平衡），使滑块沿旋转轴向产生位移动。
根据机械系统的方案知：该装置中卧式回转传动装置中的小电机和检测电子系统供电必须采用动态持续供电技术，才能满足供电要求。
图2-5控制系统设计方案图
3
3.1
根据图2-4所示，机械结构设计主要包含如下几个部分：机身设计、主回转传动装置设计、卧式回转传动装置设计三大部分组成，同时也要考虑测控系统传感器的安装和旋转通电的问题，设计一些辅助支架。
机械原理 科氏力存在的判定
机械原理科氏力存在的判定科氏力是一种在旋转体系中产生的力。
它是根据机械原理中的科氏定理而得出的。
在本文中，我们将深入探讨机械原理以及科氏力的存在判定。
一、机械原理的概述机械原理是研究力的作用和物体运动的规律的科学理论。
它提供了一种解释物体运动的框架，并通过力的平衡和作用原理进行分析。
机械原理可以帮助我们理解各种物理现象，包括力的产生和作用，运动的轨迹以及各种机械装置的工作原理。
二、科氏力的存在判定科氏力存在的判定是一个重要的问题，在科学界引起了广泛的讨论。
科氏力是旋转体系中的一种惯性力，它的作用是使运动的物体在相对旋转体系中产生向心力。
科氏力的存在对于理解和解释旋转体系中的物体运动非常重要。
科氏力的存在判定可以通过以下几个方面进行评估：1. 旋转体系：我们需要明确讨论的是一个旋转的体系。
这可以是一个旋转的圆盘、车轮或其他旋转物体。
在这个旋转体系中存在着一个固定的坐标系，我们需要在此基础上进行分析。
2. 陀螺仪实验：陀螺仪实验是判断科氏力存在的重要实验之一。
在实验中，通过将陀螺仪置于水平旋转的平台上，我们可以观察到陀螺仪的运动会出现偏转。
这种偏转是由科氏力引起的。
通过这个实验可以验证科氏力的存在。
3. 矢量分析：利用矢量分析的方法，我们可以通过分析速度和加速度的矢量关系来判断科氏力是否存在。
在一个旋转体系中，物体的速度和加速度与非旋转体系中的运动存在一定的关系。
通过对这些矢量关系的分析，我们可以得出科氏力的存在与否。
4. 数学推导：科氏力的存在也可以通过数学推导来证明。
利用旋转坐标系下的运动方程和科氏定理，可以得出科氏力与物体的质量、速度和旋转角度等因素有关的数学表达式。
这个数学推导的过程可以进一步证明科氏力的存在。
三、个人观点和理解对于机械原理和科氏力的存在判定，我持支持的观点。
机械原理是一个重要的学科，它帮助我们理解物体运动的本质和规律。
科氏力作为机械原理的一部分，对于解释旋转体系中的物体运动非常有帮助。
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当动点相对动系运动，而动系又相对静系作转动时，一般情况下就会产生 科氏加速度，可见科氏加速度是由于相对运动与牵连运动相互影响的结果。理
论上科氏加速度 ac = 2ω × vr ，式中：ω 为动系转动角速度矢量，vr 为动点的相 对速度矢量。科氏加速度大小 ac = 2ω vr sinα ，式中α 为 ω 与 vr 之间的夹角，
方向由右手规则确定。 质量 dm 的微元受到的科氏惯性力为 dFIC = −dm ⋅ aC ，其中负号表示科氏惯
性力的方向与科氏加ຫໍສະໝຸດ 度的方向相反。本演示实验就是通过调节 ω ，vr 的大小和方向，以及它们之间的夹角α 的
1
大小，全面演示在不同情况下，通过皮带的张开与靠拢来显示科氏角速度与科 氏惯性力的大小和方向。
科氏惯性力演示实验
一．实验目的
1．理解点的合成运动的有关概念，研究科氏加速度产生的机理； 2．理解惯性参考系与非惯性参考系的概念，研究科氏惯性力产生的机理；
二．实验设备
科氏加速度与科氏惯性力演示实验台（如下图），由转台驱动机构、皮带驱 动机构、转台倾角调节机构以及实验台控制系统等四部分组成。
z 转台驱动机构 z 皮带驱动机构 z 转台倾角调节机构
四．实验步骤
1．接通电源，准备实验 2．进行实验
1）调节转台转速 a. 按住▲键，转台顺时针方向转动，转台转速显示窗显示在调转速，达
到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运 动； b．按停止键，转台减速转动直至停止，转台转速显示窗显示为零； c．按住▼键，转台逆时针方向转动，转台转速显示窗显示在调转速，达 到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运 动； 2）调节皮带速度 a．按住▲键，皮带盘顺时针方向转动，皮带转速显示窗显示在调转速， 达到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的 运动； b．按住停止键，皮带减速运动直至停止，皮带转速显示窗显示为零，观察 皮带的运动； c．按住▼键，皮带盘逆时针方向转动，皮带转速显示窗显示在调转速，达 到所需转速后，松开按键，则转速稳定在所需转速上，观察皮带的运动； 3）调节转台倾角 a. 按一次▲键，角度旋转 450，转台倾角旋转显示窗显示 450，观察皮带 的运动； b. 再按一次▲键，角度旋转 900，转台倾角旋转显示窗显示 900，观察皮 带的运动； c. 按一次▼键，角度返回旋转 450，转台倾角旋转显示窗显示 450，观察 皮带的运动； d. 再按一次▼键，角度继续返回 450，转台倾角旋转显示窗显示 00，观察 皮带的运动现象；
六．问题讨论
1．试应用科氏加速度和科氏惯性力的有关理论解释河岸冲刷、火车铁轨磨损 等有关的工程问题。
2．试举出 1-2 个日常生活或工程实际中应用科氏加速度和科氏惯性力的例 子，并作出定性分析，说明其工作机理。
3
2
4）综合调节转台转速与转向、皮带运动速度与运动方向以及转台倾角，形 成转台转速与转向、皮带运动速度与运动方向以及转台倾角的各种组 合，观察各种组合下皮带的运动（张开或靠拢及张开与靠拢的程度）， 分析产生这种运动的原因。
3．实验结束，关闭电源。
五．实验要求
在整个实验过程中，要求学生集中注意力观察皮带的运动（张开或靠拢 及张开与靠拢的程度），分析产生这种运动的机理，加深对合成运动的有关 概念、惯性参考系与非惯性参考系的概念、科氏加速度与科氏惯性力的理解。