南海區(qū)大瀝鎮(zhèn)鹽步中心小學(xué) 廣東 佛山 528247

一、實(shí)驗(yàn)測試方法是根據(jù)伯努利原理來設(shè)計(jì)的,如下圖所示

實(shí)驗(yàn)(1),通過把六個(gè)反光貼片貼在浮球底部使浮球上輕下重不均勻,然后把浮球放入傾斜60°的氣流中使浮球懸浮不自轉(zhuǎn)。待浮球懸浮穩(wěn)定后,測量鼓風(fēng)機(jī)口的風(fēng)速和浮球懸浮的高和遠(yuǎn)。

實(shí)驗(yàn)(2),把六個(gè)反光貼片分上、下、前、后、左、右均勻的貼在浮球表面,然后把浮球放入傾斜60°角的氣流中使浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)。待浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)穩(wěn)定后,測量鼓風(fēng)機(jī)口的風(fēng)速、浮球定向自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)和浮球懸浮的高和遠(yuǎn)。

實(shí)驗(yàn)(3),用實(shí)驗(yàn)(2)同一個(gè)浮球,把浮球放入傾斜45°角的氣流中使浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)。待浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)穩(wěn)定后,測量鼓風(fēng)機(jī)口的風(fēng)速,浮球定向自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)和浮球懸浮的高和遠(yuǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)測試所用的儀器裝置和材料

1.由臺(tái)州高工電器有限公司出品的交流220V,直流6—12V功率0—60W轉(zhuǎn)速0—3600r/min交直流兩用調(diào)速鼓風(fēng)機(jī)和底座支架一套。

2.由深圳聚茂源電子科技有限公司出品的標(biāo)智GM816A量程為0.1—30m/s風(fēng)速儀、數(shù)字風(fēng)速計(jì)一部。

3.由廣州市速為電子科技有限公司出品的2.5—99999RPM(轉(zhuǎn)/分)的SW6234C激光式轉(zhuǎn)速儀一部,外加反光貼片一包。

4.直徑為11.5cm,外加貼了測轉(zhuǎn)速的六個(gè)反光貼片,質(zhì)量共為8.6g的空心泡沫浮球一個(gè)。

5.直尺、角尺、量角器一套。

四、實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果如下表

實(shí)驗(yàn)(1) 實(shí)驗(yàn)(2) 實(shí)驗(yàn)(3)浮球質(zhì)量 8.6g 8.6g 8.6g氣流傾斜角度 60°角 60°角 45°角

六個(gè)反光貼片的分布集中貼在浮球底部均勻貼在浮球六個(gè)面均勻貼在浮球六個(gè)面浮球狀態(tài) 懸浮不自轉(zhuǎn) 懸浮定向自轉(zhuǎn) 懸浮加快定向自轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)口風(fēng)速 16.7m/s 16.7m∕s 16.7m∕s浮球定向自轉(zhuǎn)速度數(shù)據(jù) 0 288r/min 495r/min懸浮高 12cm 13cm 15.5cm懸浮遠(yuǎn) 11.5cm 12.5cm 29cm

五、分析和結(jié)論

1.通過實(shí)驗(yàn)(1)(2)的對(duì)比測試和圖表結(jié)果的反映,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)其它條件相同,在這里浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)才是實(shí)驗(yàn)(2)比實(shí)驗(yàn)(1)浮球懸浮的高、懸浮的遠(yuǎn)的根本原因。而只有浮球在懸浮定向自轉(zhuǎn)過程中減輕了、失重了才能產(chǎn)生這樣的結(jié)果。所以結(jié)論就是:在氣流中懸浮定向自傳的浮球會(huì)失重。同理浮球是物體的范疇,所以做進(jìn)一步推論就是:物體在氣流中懸浮定向自轉(zhuǎn)會(huì)失重。

2.通過實(shí)驗(yàn)(2)(3)的對(duì)比測試和圖表結(jié)果的反映,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)其他條件相同,只是氣流傾斜角度不同造成浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不同。而實(shí)驗(yàn)(3)浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大于實(shí)驗(yàn)(2)的浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速才是實(shí)驗(yàn)(3)浮球懸浮的更高、懸浮的更遠(yuǎn)的根本原因。同理,只有浮球在懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速加快的過程中浮球減輕的更多、失重的更多才能產(chǎn)生浮球懸浮的更高、更遠(yuǎn)的結(jié)果。所以結(jié)論就是:在氣流中,浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越快失重越多。同理做進(jìn)一步推論就是:物體在氣流中懸浮定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越快失重越多。

3.根據(jù)上述結(jié)論,既然浮球失重是由浮球懸浮定向自轉(zhuǎn)引起的。所以進(jìn)一步推論:當(dāng)物體在液體中定向自轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)失重,定向自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越快失重越多。

六、對(duì)本論文的一些說明

1.本論文的新發(fā)現(xiàn)均來自于本人設(shè)計(jì)的專利號(hào)為ZL201920114930.8的,實(shí)用新型名稱為《一種具有懸浮自轉(zhuǎn)的浮球裝置》的研發(fā)過程,本人特為論文的撰寫做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)測試和研究論證。本論文對(duì)龍卷風(fēng)能夠卷起很重的物體以及河道里的石頭上浮滾動(dòng)很遠(yuǎn)等成因有重要意義。

2.本人論證的浮球懸浮自轉(zhuǎn)的原理,如下圖所示,根據(jù)伯努利原理,浮球會(huì)在傾斜的氣流中懸浮。同時(shí)氣流在集膚效應(yīng)的作用下會(huì)包裹浮球并沿著浮球表面流動(dòng)。如圖箭頭所示,上部氣流沿浮球表面按箭頭方向向下流動(dòng)并與地球引力方向相同而增大。下部氣流沿著浮球表面按箭頭方向向上流動(dòng)并與地球引力方向相反而減小。這樣就形成了一個(gè)推動(dòng)浮球按箭頭方向懸浮定向自轉(zhuǎn)的氣流,使浮球按圖中浮球上部表面箭頭方向自轉(zhuǎn)起來。