证明地球自转的演示装置的制作方法

本实用新型涉及傅科摆演示仪技术领域，具体而言，涉及一种证明地球自转的演示装置。

背景技术：

傅科摆是一种能够验证地球自转的装置，该实验首先由法国物理学家傅科演示成功。该装置实质是一个单摆，其使用摆长67米，摆锤中28公斤。摆动过程中，摆动平面不断发生变化，缓缓地沿着顺时针方向改变，根据摆面的变化，可以证明地球在自转。

这种非常巨大的摆长和非常重的摆锤，目的是尽可能延长摆动维持时间，并且使摆动平面不受地球自转影响。傅科摆需要有一个尽可能长的摆臂(傅科当时用了一根67米长的钢丝悬挂摆锤)，使摆动周期延长，从而降低摆锤的运动速度，以减少其在空气中运动的阻力。另外摆锤又要尽可能的小和重，所以选用密度大的金属摆锤(傅科当时用的摆锤重28千克)。

由于这种傅科摆过于庞大，因此只能存放在一些大型天文馆或科技馆，一般场所无法安装存放，所以很难普及。

因此小型化傅科摆是人们一直想要解决的问题。但如果做得太小，摆锤的重力势能较小，由于空气阻力以及其他摩擦力的影响，摆动时间较短,不能达到预期的显示效果。目前有小型的替代装置，通过转盘转动模拟傅科摆的原理，或者加上动力补偿，否则不能长时间摆动。这种处理，不仅结构复杂，而且违背了傅科摆证明地球自转的原理，仅仅实现了模拟和类比，不是真正意义上的傅科摆。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种证明地球自转的演示装置，该演示装置的结构简单、实现了傅科摆小型化、其操作简便、能够满足于各种演示或教学需要。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种证明地球自转的演示装置，包括：

真空玻璃柱，所述真空玻璃柱为中空柱状结构，所述真空玻璃柱包括第一端和第二端，所述第二端的内周面设置有第一刻度线，所述第二端的内端面设置有第二刻度线；

万向滚珠，所述万向滚珠设置于所述真空玻璃柱的所述第一端的内端面；

摆线，所述摆线位于所述真空玻璃柱内，所述摆线的一端与所述万向滚珠连接；

摆锤，所述摆锤连接于所述摆线的另一端且靠近于所述真空玻璃柱的第二端；以及

磁铁，所述磁铁设在所述真空玻璃柱外，且所述磁铁用于吸引所述摆锤。

另外，根据本实用新型实施例提供的证明地球自转的演示装置，还可以具有如下附加的技术特征：

本实用新型可选的实施例中，

所述真空玻璃柱为圆柱状结构，所述第一刻度线呈圆形分布于所述第二端的内周面，所述第二刻度线呈圆形分布于所述第二端的内端面。

本实用新型可选的实施例中，

所述第一刻度线和所述第二刻度线均包括三百六十个刻度，且相邻的两个所述刻度间隔1°。

本实用新型可选的实施例中，

所述摆锤的靠近所述第二端的一侧设置有尖刺部，所述尖刺部沿所述真空玻璃柱的轴线延伸。

本实用新型可选的实施例中，

所述摆锤为金属球，所述金属球的半径范围为15mm-25mm。

本实用新型可选的实施例中，

所述金属球的外层由钢质材料制成，所述金属球的内层由铅质材料制成，所述金属球的质量范围为350-450g。

本实用新型可选的实施例中，

所述摆线由钢丝制成。

本实用新型可选的实施例中，

所述摆线的长度范围为1-2m。

本实用新型可选的实施例中，

所述真空玻璃柱的高为1.2-2.4m，所述真空玻璃柱的半径为0.2-0.4m。

本实用新型可选的实施例中，

所述证明地球自转的演示装置还包括：

圆盘，所述圆盘设置于所述真空玻璃柱的第二端的内端面且与所述第二端相适配，所述第二刻度线设置于所述圆盘上。

本实用新型实施例的有益效果是：该演示装置的结构简单、合理，通过使用真空玻璃柱，克服了空气阻力的影响，且该演示装置无需任何动力不错，可实现长时间百度，实现了傅科摆小型化、易于操作、能够满足于各种演示或教学需要，利于推广和普及。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的证明地球自转的演示装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的证明地球自转的演示装置中的真空玻璃柱的结构示意图；

图3为图2的另一种视角的结构示意图。

图标：100-真空玻璃柱；101-第一端；102-第二端；110-万向滚珠；120-摆线；130-摆锤；131-尖刺部；141-第一刻度线；142-第二刻度线；150-磁铁。

具体实施方式

发明人在研究中发现，傅科摆最大的阻力来自空气，空气在摆锤中运动，摆锤的动能和势能往复转换，用于空气的阻力作用，摆锤的能量逐渐消耗，很快停止摆动，而本实施例中，通过使用真空玻璃柱，克服了影响摆动时间的最大因素。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参阅图1-图3，本实用新型实施例提供一种证明地球自转的演示装置，该证明地球自转的演示装置包括真空玻璃柱100、万向滚珠110、摆线120、摆锤130和磁铁150。

其中，真空玻璃柱100为圆柱状结构。

为了更加准确地演示地球的自转，本实施例中，真空玻璃柱100的高度范围以1.2m-2.4m之间为宜，而真空玻璃柱100的半径范围以0.2m-0.4m之间为宜。

参阅图1，进一步地，由于真空玻璃柱100呈圆柱状，在其轴向，真空玻璃柱100包括第一端101和第二端102，第一端101和第二端102即为真空玻璃柱100轴向的两端。

万向滚珠110设置在第一端101的内表面，且万向滚珠110位于真空玻璃柱100的轴线上。

本实施例中，摆线120设置在真空玻璃柱100内，且摆线120的一端与万向滚珠110连接。

其中，摆线120可由细钢丝制作，其长度范围在1-2m为宜，其具体长度与真空玻璃柱100的长度相匹配。

本实施例中，摆锤130连接于摆线120的另一端，且摆锤130靠近于真空玻璃柱100中的第二端102。

其中，摆锤130为金属球，其外层由钢质材料制成，而其内层由铅质材料制成，这样，使得该金属球在相同体积的情况下，其质量更大。

需要说明的是，该金属球的质量范围为350-450g之间，且该金属球的半径范围在15mm-25mm之间。

参阅图1，本实施例中，在摆锤130的靠近第二端102的一侧设置有尖刺部131。

该尖刺部131沿真空玻璃柱100的轴线延伸，其中，尖刺部131有利于对准第二刻度线142的数值，从而便于准确读取第二刻度线142的具体数值。

参阅图1和图2，此外，在真空玻璃柱100的第二端102的内周面设置有第一刻度线141。

参阅图1和图2，其中，第一刻度线141呈圆形分布于第二端102的内周面，且第一刻度线141包括三百六十个刻度，相邻的两个刻度之间间隔1°。

参阅图1和图3，同时，在真空玻璃柱100的第二端102的内端面设置有第二刻度线142。

参阅图1和图3，其中，第二刻度线142呈圆形分布于第二端102的内端面，且第二刻度线142包括三百六十个刻度，相邻的两个刻度之间间隔1°。

参阅图1，本实施例中，磁铁150设置在真空玻璃柱100的外部。

磁铁150的形状不定，其可以为任意形状，通常情况下，磁铁150与真空玻璃柱100间隔一定距离，当需要将摆锤130靠近真空玻璃柱100的内壁时，才使磁铁150靠近真空玻璃柱100的外壁，从而使磁铁150吸引摆锤130。

本实施例中，该证明地球自转的演示装置还包括圆盘(图中未示出)。

圆盘设置在真空玻璃柱100的第二端102的内端面且与第二端102相适配，此处的适配是指，圆盘的外径与真空玻璃柱100的内径相当，而上述的第二刻度线142即设置在圆盘上。

圆盘的厚度不宜过大，其主要作用在于方便将第二刻度线142印制在其上。

在该证明地球自转的演示装置未使用时，摆锤130竖直垂下，处于静止状态。

需要演示时，将真空玻璃柱100的内部抽成真空，并将真空玻璃柱100稍微倾斜5°，以使摆锤130靠近真空玻璃柱100的内壁，然后使用磁铁150靠近真空玻璃柱100的外壁，摆锤130在磁力作用下被吸引并紧靠真空玻璃柱100的内壁，将真空玻璃柱100复位，使真空玻璃柱100处于竖直状态，这时，摆锤130将离开原来的平衡位置，紧靠在真空玻璃柱100的内壁上。

然后撤离磁铁150，在重力和摆线120拉力的共同作用下，摆锤130开始摆动，其摆动周期大致为2S。

摆锤130摆动过程中，记录下摆动平面的初始位置刻度，随着摆锤130的来回摆动，摆平面将逐渐偏离原来的初始位置，也就是摆动方向将逐渐改变，其中，北半球按照顺时针方向偏转，摆平面偏转角速度与地理纬度有关，具体为为当地纬度，角速度单位为“度/时”，北纬30°的地方一个小时偏转7.5°。在北极点，一个小时将偏转15°，由此，通过该偏转，即可证明地球在自转，相应地，具体偏转角度即可通过第一刻度和第二刻度进行反馈。

综上，该演示装置的结构简单、合理，其通过使用真空玻璃柱100，克服了空气阻力的影响，实现了傅科摆小型化、易于操作，利于推广和普及；同时，该演示装置无需任何动力补偿，可实现长时间(8-9小时)摆动，能够满足于各种演示或教学需要。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。